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Nature：塑料生物酶降解新技術 24小時完全降解PET塑料
2022年05月23日 09:12:19
來源：化工儀器網 作者：吳吳吳 點擊量：6119
分解的塑料還可以再利用制成食品級塑料哦！
【化工儀器網 項目成果】塑料的發明給人們的日常生活帶來非常大的便利，但隨著經濟的飛速發展，塑料的廢棄與處理之間出現斷層，導致塑料污染問題日趨嚴峻。據專家預測，到2040年，將有約7.1億噸的塑料進入環境中，這還是在采取了有效防治的背景下，如果不采取有效行動，這個數據將達到13億噸。
近年來，越來越多的證據表明塑料污染給生態環境造成了極大的破壞，法國發展研究所的研究數據表明，每年大約有1500萬海洋生物因為塑料污染死亡，并且這個數據還在不斷上升。此外，微塑料(粒徑小于5mm的塑料)也有了向人類“進攻”之勢，2022年4月，微塑料已經在活人的肺部深處被科學家發現。(《微塑料入侵人體？淺談微塑料的現狀與防治》)
海洋中的塑料垃圾
塑料污染的治理迫在眉睫，有關塑料生物降解的研究是環保領域的重大課題。2022年4月28日，《Nature》上刊登了一項有關利用酶降解塑料的新技術的論文，來自美國德克薩斯大學奧斯汀分校的研究人員利用計算機學習算法創造了一種新型酶FAST-PETase，它最短可以在一天內完全降解PET塑料。
常見的塑料品種包括聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、高密度聚乙烯(HDPE)、聚氯乙烯(PVC)、聚氯乙烯(PVC)、聚丙烯(PP)、聚丙烯(PP)等，其中PET是生活中是最常見的塑料品種之一，主要被用于制作塑料瓶。
在實驗中，為了提高PET降解酶(PETase)的活性，研究人員使計算機學習算法來預測酶的突變，經過對突變體進行工程改造和測試，他們選定了一種含有五個突變的酶——FAST-PETase(功能性、活性、穩定和耐受性PETase)。與未經改造的PETase相比，FAST-PETase的活性高，有著優秀的降解能力。
PET分為兩種形態，一是緊密的結晶形態，另一種是松散的形態，PET制品就是用這兩種轉臺的塑料按照一定比例混合而成的。因為結晶形態的PET比較穩定，無法直接用酶進行講解，所以必須經過預處理使它變成“松散狀態”。
實驗結果發現，FAST-PETase的降解能力超強，它能夠在室溫下一周或50℃以下一天內完全降解松散狀態的PET，當潔凈度PET的結晶度超過25%時，需要將PET熱預處理至“松散狀態”，再進行降解。不僅如此，FAST-PETase還表現出了對51種消費后塑料容器、5種聚酯纖維以及全部PET制品(織物和塑料瓶)的降解能力。
同時，研究人員還發現，他們通過該技術能夠從3克的有色PET中提煉出2.8克的無色PET，這些無色PET能夠再進入工業環節，制造出食品級的PET制品，可以說，該技術實現了一個完整的“回收閉環”。
在自然狀態下，塑料埋在土壤中需要1000年才能夠完全分解，而現在的FAST-PETase新技術使得1000年縮短成了24小時，這是個巨大的進步。據了解，目前該團隊已經為這項技術提交了專利申請，如果該技術順利產業化，那么對塑料污染的治理來說將會是一個“天大的好消息”！
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