新的“活塑料”一旦被扔掉就會自毀
科學家們創(chuàng)造了一種“活塑料”,當材料開始腐蝕時,它會自毀。
在堆肥過程中,這種新型產(chǎn)品在一個月內(nèi)分解,而在相同條件下需要長達 55 天才能分解的更傳統(tǒng)版本。
這項充滿希望的技術(shù)受到了咀嚼塑料的蛋白質(zhì)力量的啟發(fā),這種蛋白質(zhì)是由一種細菌自然產(chǎn)生的發(fā)現(xiàn)2016 年在日本的一家回收工廠。
自從科學家們發(fā)現(xiàn)其他幾種細菌已經(jīng)進化出酶來吃塑料,這些天然蛋白質(zhì)激發(fā)了合成版本的更饑餓為了我們的廢物。
由合成生物學家 Chenwang Tang 領(lǐng)導(dǎo)的中國科學院 (CAS) 的研究人員現(xiàn)在已經(jīng)弄清楚了烘焙方法細菌孢子將這些酶分泌到聚己內(nèi)酯(PCL) 塑料。
這樣,當塑料開始降解時,這些新釋放的酶就可以完成任務(wù)。
作為大型復(fù)雜蛋白質(zhì),酶通常不穩(wěn)定甚至脆弱。所以研究人員設(shè)計來自細菌的脂肪酶基因洋蔥伯克霍爾德菌(BC) 進入另一種稱為枯草芽孢桿菌 /孢子形式耐高溫和高壓。
隨著塑料表面的侵蝕,解放孢子開始發(fā)芽。不斷增長的枯草芽孢桿菌然后表達其 BC-脂肪酶拷貝,該拷貝開始工作,幾乎完全降解 PCL 分子。
制造 PCL 所需的溫度和壓力并不像其他塑料所需的條件那樣極端。為了測試孢子是否能在制造其他塑料所需的加工中存活下來,CAS 的研究人員對細菌進行了工程改造,使其表達熒光標記物。
測試的塑料產(chǎn)品包括 PBS(聚丁二酸丁二醇酯)、PBAT(聚己二酸丁二醇酯-對苯二甲酸酯)、PLA(聚乳酸)、PHA(聚羥基烷酸酯),甚至 PET(聚對苯二甲酸乙二醇酯)塑料,這些塑料需要高達 300 的溫度oC. 當物理降解或煮沸時,孢子嵌入的塑料開始發(fā)光。
這表明孢子在 “烘烤過程 ”中存活下來,并在按計劃觸發(fā)侵蝕時釋放其內(nèi)容物。
“活塑料在蘇打水(雪碧)中浸泡 60 天后保持穩(wěn)定,這表明它們可能用作包裝材料,”加CAS 的研究團隊。
塑料還能夠“在不添加抗生素的情況下徹底分解,凸顯了該系統(tǒng)的穩(wěn)健性”。
雖然這項研究只是一個概念驗證,但它是一個有趣的解決方案不斷增長的問題塑料污染。
在最后二十年左右,塑料制造量翻了一番,但與此同時,它變得太清晰了塑料產(chǎn)品對環(huán)境構(gòu)成的問題有多大。
CAS 的團隊希望他們的新技術(shù)有朝一日能激發(fā)可持續(xù)、可生物降解的材料,這些材料在一次使用后幾個世紀都不會污染我們的地球。
該研究發(fā)表在自然 化學 生物學.
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