- 來(lái)源：生物降解材料研究院
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- 發(fā)布時(shí)間：2024-10-12
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每年，全球生產(chǎn)4億噸塑料產(chǎn)品，其中一半是一年內丟棄的一次性物品。
特別是，不可生物降解的塑料廢物，需要500多年才能自然分解，大多是通過(guò)填埋來(lái)處理的。在這個(gè)過(guò)程中，微塑料形成，破壞生態(tài)系統或在生物體中積累，增加其有害影響。隨著(zhù)全球垃圾填埋場(chǎng)達到飽和，解決這一問(wèn)題變得越來(lái)越緊迫。
Ahn，Jung Ho的研究團隊在韓國科學(xué)技術(shù)研究院清潔能源研究中心(KIST-Seoul，韓國)開(kāi)發(fā)了一項技術(shù)，該技術(shù)使用來(lái)自微生物的酶來(lái)生物降解聚乙烯。
聚乙烯占每年生產(chǎn)的塑料的35%，并被廣泛用于各種目的，包括包裝材料和塑料袋。像其他不可生物降解的塑料一樣，聚乙烯經(jīng)常被丟棄到海洋或土壤中，在那里它會(huì )由于空氣和陽(yáng)光而不斷氧化。一個(gè)研究小組首次成功識別出一種能夠分解這種氧化聚乙烯的酶。
研究小組專(zhuān)注于脂肪酶，這是一種分解天然聚合物脂質(zhì)的酶，其化學(xué)結構與聚乙烯相似。然后，他們開(kāi)發(fā)了一種基于合成生物學(xué)的脂肪酶純化和生產(chǎn)工藝，并成功發(fā)現了Pelosinus fermentans脂肪酶1（PFL1）。當這種來(lái)自厭氧細菌Pelosinus fermentans的脂肪酶應用于聚乙烯時(shí)，重均分子量降低了44.6%，數均分子量下降了11.3%，兩者都表明了生物降解的程度。此外，通過(guò)電子顯微鏡，他們觀(guān)察到降解聚乙烯表面的撕裂和裂紋，證實(shí)了酶引起的生物降解過(guò)程。
研究小組還利用計算機模擬分析了PFL1和聚乙烯之間的相互作用，首次闡明了生物降解機制。他們觀(guān)察到PFL1酶強烈結合到聚乙烯表面，然后將其分解成小片段，PFL1特異性切割氧化碳-碳骨架內的酯鍵。這些發(fā)現有望幫助增強PFL1酶的特性，并有助于尋找新的塑料生物降解酶。
目前的塑料廢物處理方法，如焚燒和化學(xué)降解，在分解過(guò)程中會(huì )產(chǎn)生有毒物質(zhì)，需要昂貴的催化劑。然而，PFL1酶可以使用可再生資源大規模生產(chǎn)，并且該過(guò)程不會(huì )產(chǎn)生有毒物質(zhì)，使其成為一種環(huán)保技術(shù)。此外，在生物降解過(guò)程中產(chǎn)生的醇和羧酸可用于塑料再合成或化學(xué)材料的生產(chǎn)。
Ahn表示：“新發(fā)現的酶表明了生物降解以前難以處理的不可降解塑料廢物的可能性。我們的目標是將該技術(shù)商業(yè)化，以解決垃圾填埋場(chǎng)飽和問(wèn)題，實(shí)現塑料的可持續循環(huán)經(jīng)濟?！?/span>