聚對苯二甲酸乙二醇酯(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,也會給環(huán)境帶來很大的壓力。全世界的PET塑料年產量超過4500萬噸,被生產成礦泉水瓶、色拉盒、花生醬罐以及其它各式各樣的產品。PET在美國已經是回收最多的塑料,但是仍有超過一半的PET塑料最終只能進入垃圾填滿場,而這種聚合物中的酯鍵很強,很難自然降解。
日本京都工藝纖維大學的小田康平(Kohei Oda)和慶應義塾大學的宮本賢治(Kenji Miyamoto)等人今年報道了一種利用細菌來幫助降解PET的新方法,這是迄今發(fā)現(xiàn)的第一種可以“吃掉”PET塑料的細菌,它將PET作為其主要的碳源和能量來源(點擊閱讀詳細)。他們的研究小組篩選了來自一個塑料回收廠的樣本,包括沉積物、土壤、廢水和活性污泥,經過微生物篩選發(fā)現(xiàn)一種細菌能夠在PET薄膜上成長。這種首個被發(fā)現(xiàn)能“吃掉”PET的細菌被命名為Ideonella sakaiensis。
在兩種酶的幫助下,能“吃”PET的細菌。圖片來源:Science
PET可通過化學水解方法得到單體進行回收,但該方法需要高溫和高壓。而這種細菌在溫和的30 ℃溫度條件下就能夠“切割”PET聚合物,得到單體對苯二甲酸和乙二醇。研究人員發(fā)現(xiàn),有兩種酶對于這種細菌的PET降解能力十分關鍵:一種被稱為PETase,將PET降解為中間產物單(2-羥乙基)對苯二甲酸(MHET);另一種被稱為MHETase,將MHET水解成單體對苯二甲酸和乙二醇。
不過,這種細菌目前還是個“挑食的吃貨”,更喜歡無定形PET,而不是大多數產品中使用的結晶態(tài)PET。另外,兩種關鍵酶的作用也太慢,目前也不太適于在工業(yè)上。不過沒關系,隨著科學家進一步優(yōu)化和改進,純生物手段的PET高效率無污染回收,或許不用等待太久。