聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate,PET)是最常見的塑料之一,和其他塑料一樣,在給人類生活帶來很大便利的同時(shí),也會(huì)給環(huán)境帶來很大的壓力。全世界的PET塑料年產(chǎn)量超過4500萬噸,被生產(chǎn)成礦泉水瓶、色拉盒、花生醬罐以及其它各式各樣的產(chǎn)品。PET在美國已經(jīng)是回收最多的塑料,但是仍有超過一半的PET塑料最終只能進(jìn)入垃圾填滿場(chǎng),而這種聚合物中的酯鍵很強(qiáng),很難自然降解。
日本京都工藝?yán)w維大學(xué)的小田康平(Kohei Oda)和慶應(yīng)義塾大學(xué)的宮本賢治(Kenji Miyamoto)等人今年報(bào)道了一種利用細(xì)菌來幫助降解PET的新方法,這是迄今發(fā)現(xiàn)的第一種可以“吃掉”PET塑料的細(xì)菌,它將PET作為其主要的碳源和能量來源(點(diǎn)擊閱讀詳細(xì))。他們的研究小組篩選了來自一個(gè)塑料回收廠的樣本,包括沉積物、土壤、廢水和活性污泥,經(jīng)過微生物篩選發(fā)現(xiàn)一種細(xì)菌能夠在PET薄膜上成長(zhǎng)。這種首個(gè)被發(fā)現(xiàn)能“吃掉”PET的細(xì)菌被命名為Ideonella sakaiensis。
在兩種酶的幫助下,能“吃”PET的細(xì)菌。圖片來源:Science
PET可通過化學(xué)水解方法得到單體進(jìn)行回收,但該方法需要高溫和高壓。而這種細(xì)菌在溫和的30 ℃溫度條件下就能夠“切割”PET聚合物,得到單體對(duì)苯二甲酸和乙二醇。研究人員發(fā)現(xiàn),有兩種酶對(duì)于這種細(xì)菌的PET降解能力十分關(guān)鍵:一種被稱為PETase,將PET降解為中間產(chǎn)物單(2-羥乙基)對(duì)苯二甲酸(MHET);另一種被稱為MHETase,將MHET水解成單體對(duì)苯二甲酸和乙二醇。
不過,這種細(xì)菌目前還是個(gè)“挑食的吃貨”,更喜歡無定形PET,而不是大多數(shù)產(chǎn)品中使用的結(jié)晶態(tài)PET。另外,兩種關(guān)鍵酶的作用也太慢,目前也不太適于在工業(yè)上。不過沒關(guān)系,隨著科學(xué)家進(jìn)一步優(yōu)化和改進(jìn),純生物手段的PET高效率無污染回收,或許不用等待太久。