塑料：泡兩天澡我就消失了？酶降解塑料居然可以這么快 ｜ Nature
酶降解塑料，就是這么神奇
明敏 發(fā)自 凹非寺
量子位 報(bào)道 | 公眾號(hào) QbitAI
現(xiàn)在，塑料可降解已經(jīng)不是什么新鮮事了。
仰仗可降解塑料，我們才能在“限塑令”下擺脫紙吸管，依舊噸噸噸地喝奶茶。
然而可降解并不等于完全降解，許多可降解塑料最終都無法逃離無法逃離土壤填埋的命運(yùn)，這依舊會(huì)給生態(tài)環(huán)境帶來壓力；
并且其降解過程中產(chǎn)生的微塑料還會(huì)流入生態(tài)系統(tǒng)，給海洋生物、人類的健康帶來隱患。
這也是科學(xué)家們一直以來關(guān)注的問題。
最近，《Nature》發(fā)布了一項(xiàng)研究成果，加州大學(xué)伯克利分校Ting Xu教授團(tuán)隊(duì)研發(fā)出了一種全新的降解技術(shù)，它可以讓塑料在短短兩天內(nèi)被完全降解！
泡一泡就消失
這種降解技術(shù)神奇的地方就在于，它僅僅只需要將塑料浸泡在緩沖液中就完成降解。
是如何實(shí)現(xiàn)的呢？
玄機(jī)就在塑料本身。研究人員在塑料中加入了生物酶，在一定溫度下，酶在適宜的緩沖液中會(huì)被激活，然后開始“吞噬”塑料，從而完成降解。
原理聽上去很簡(jiǎn)單對(duì)不對(duì)？
但想在塑料中加入酶可不是一件簡(jiǎn)單的事情。
塑料作為一種高分子聚合物，連水都無法滲透；想要讓酶和塑料緊緊地捆綁在一起，研究人員選擇在塑料生產(chǎn)中就直接把酶加入進(jìn)去。
但問題又來了：酶本身又十分脆弱，在細(xì)胞之外的環(huán)境里非常容易失活。
對(duì)此，研究人員在酶外部包裹了一層保護(hù)劑RHPs（random heteropolymers），這種保護(hù)劑是Ting Xu團(tuán)隊(duì)2018年研發(fā)出來的，它可以確保酶不聚集在一起、也不失活，讓單獨(dú)的酶緊緊抓住塑料分子鏈的末端開始“進(jìn)食”，切斷每個(gè)鏈環(huán)，阻止微塑料的形成。
并且，在塑料中嵌入生物酶的方法，也讓降解速度變得更快。酶不再是從表面到深層逐漸“吞噬”塑料，而是內(nèi)外同時(shí)開始開工。
這樣加工出來的塑料還會(huì)好用嗎？
的確，在塑料中添加酶通常會(huì)讓影響塑料自身的一些特性，不過研究團(tuán)隊(duì)將酶的重量控制在了塑料重量的0.02%，因此加工出來的塑料依舊具有普通塑料袋的柔韌性和堅(jiān)固性。
那這種技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中表現(xiàn)如何呢？
△該酶活性最適溫度為40°C
研究人員將一段加入了生物酶的PCL-BC塑料放在40°C的緩沖液中，短短24小時(shí)，塑料就已經(jīng)面目全非，36小時(shí)后，它居然神奇地“消失”了！
同時(shí)研究表明，在37°C緩沖液中，80%的PLA塑料可以在一周內(nèi)被完全降解成乳酸；
在ASTM標(biāo)準(zhǔn)下、工業(yè)堆肥設(shè)施操作溫度范圍內(nèi)，50°C下PLA塑料完全降解需要6天，而PCL塑料在40°C下完全降解只需要2天。
此外，酶保護(hù)劑RHPs在紫外下也可被降解，可謂是徹底的不留痕跡！
One More Thing
最近，康奈爾大學(xué)和猶他州立大學(xué)在《美國國家科學(xué)院院刊》上聯(lián)合發(fā)表的一項(xiàng)研究表明：在海洋和陸地上，微塑料的存在已經(jīng)更加廣泛。
微塑料可以通過海洋、公路運(yùn)輸進(jìn)行傳播，如果足夠小，微塑料還可以形成氣溶膠，隨著噴射氣流穿越大陸。
而這些已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的微塑料，都來自于過去幾十年來人類傾倒在環(huán)境中的垃圾。
由于微塑料的體積非常小（直徑在5mm以下），所以很容易被海洋中的浮游生物吃掉，并且會(huì)一直存在在動(dòng)物的胃里，導(dǎo)致它們生病或死亡。
與此同時(shí)，作為食物鏈頂端的動(dòng)物——人類，到富集作用影響，勢(shì)必也會(huì)在體內(nèi)積累大量微塑料，
△加州大學(xué)伯克利分校Ting Xu教授
正如研究者Ting Xu所說，她希望這項(xiàng)研究可以提醒人們重視與生態(tài)自然的關(guān)系。
保護(hù)環(huán)境僅依靠先進(jìn)的科技技術(shù)是不夠的，更多還是要依靠我們的自覺和努力。
參考鏈接：
[1]https://www.nature.com/articles/s41586-021-03408-3
[2]https://www.sciencenews.org/article/plastic-compost-new-enzyme-technique-biodegradable
[3]https://xugroup.berkeley.edu/members.html
[4]https://news.cornell.edu/stories/2021/04/atmospheric-travel-scientists-find-microplastic-everywhere
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