2022年05月09日 10:00 新浪科技綜合 每一年,全球生產的塑料達到驚人的3億噸,但當它們結束使命,如何處理這些穩定的聚合物成為一道難題。 在全球各地,數十億噸塑料垃圾埋藏在垃圾填埋場裏,汙染著當地土壤與水源,還能以微塑料的形式出現在人體的血液、糞便甚至是胎盤中…… 如何緩解日益嚴峻的塑料危機,成為當下極其緊迫的挑戰。 對此,科學家也在尋找創新性的對策。 去年,一篇《自然》論文就帶來了重要突破:加州大學伯克利分校的研究團隊發明了一種可降解塑料:在40℃的堆肥條件下,塑料僅需兩天就能得到降解。 一年之後,另一篇《自然》論文從不同的角度提出了解決方案。 得克薩斯大學奧斯汀分校的Hal Alper教授團隊借助機器學習改造了一種酶,可以將以世紀為單位的塑料降解時間縮短到數小時至幾天。 這個事關人類未來的關鍵問題,迎來了破解的希望。 全球範圍內,只有不到10%的塑料得到循環利用。 在過去的十餘年間,對於降解塑料的酶,相關研究取得了大量進展。 但一個懸而未決的問題是,如何制造在低溫下能有效運作的酶,從而實現低成本的大規模工業應用。 這項研究試圖降解的是聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET),在我們日常使用的塑料包裝物中,絕大多數都含有這種聚合物。 PET占到了全球固體垃圾的12%,如果能通過酶快速將其降解,隨後再聚合或轉化成其他產品,將有望實現循環碳經濟,大幅降低環境汙染。 在自然界,一種名為PETase的酶可以降解PET,但也存在明顯的缺陷:只能在特定的酸堿度和溫度範圍內起效,並且反應速度有限,在降解之前還需要對塑料進行預處理。 在這項研究中,Alper教授團隊使用機器學習模型對PETase進行改造。 機器學習模型可以預測哪些突變可以讓PETase在低溫下快速降解人們丟棄的塑料產品,在模型的指導之下,研究團隊最終改造出全新的酶:FAST-PETase(功能性、活性、穩定和耐受性PETase)。 這種酶可以在低於50℃、一系列不同的酸堿度條件下,將PET解聚、降解成小分子。 在一些條件下,這些塑料僅需24小時就能完全降解為單體。 為了檢驗FAST-PETase降解不同PET塑料制品的有效性,這項研究利用FAST-PETase分別去降解51種未經處理的PET塑料制品,包括各種塑料容器、聚酯纖維和織物等。 結果,所有塑料都在一周內徹底降解,最迅速的僅需1~2天。 這種酶可以幫助企業在分子水平上循環、再利用塑料,從而減少對環境的不利影響。 Alper教授表示:「通過這項最先進的回收技術,各行業可以看到無盡的可能性。 」 接下來,研究團隊計劃擴大FAST-PETase的生產規模,為進一步的工業應用奠定基礎。 該團隊正著眼於幾種不同的用途:不僅僅是清理垃圾填埋場中的塑料、讓工業生產更加綠色環保,還希望利用這種酶實現環境修複,清理受汙染的區域。 因為塑料汙染,這顆美麗的藍色星球正染上令人擔憂的白色。 現在,這些新興技術的誕生有望讓塑料汙染危機迎來轉機。 我們期待,這顆星球能回到最初、最美的顏色。 參考資料: Lu, H。 , Diaz, D.J。 , Czarnecki, N.J。 et al。 Machine learning-aided engineering of hydrolases for PET depolymerization。 Nature 604, 662–667 (2022)。 https://doi.org/10.1038/s41586-022-04599-z Plastic-eating enzyme could eliminate billions of tons of landfill waste。 Retrieved Apr 27th, 2022 from https://www.eurekalert.org/news-releases/950900 本文來自藥明康德內容微信團隊 《最短一天,塑料徹底降解!塑料汙染難題迎重大突破》完,請繼續朗讀精采文章。 喜歡 科學報 cn-n.net,請記得按讚、收藏及分享。
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最短一天,塑料徹底降解!塑料汙染難題迎重大突破
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