塑料：泡两天澡我就消失了？酶降解塑料居然可以这么快 ｜ Nature
酶降解塑料，就是这么神奇
明敏 发自 凹非寺
量子位 报道 | 公众号 QbitAI
现在，塑料可降解已经不是什么新鲜事了。
仰仗可降解塑料，我们才能在“限塑令”下摆脱纸吸管，依旧吨吨吨地喝奶茶。
然而可降解并不等于完全降解，许多可降解塑料最终都无法逃离无法逃离土壤填埋的命运，这依旧会给生态环境带来压力；
并且其降解过程中产生的微塑料还会流入生态系统，给海洋生物、人类的健康带来隐患。
这也是科学家们一直以来关注的问题。
最近，《Nature》发布了一项研究成果，加州大学伯克利分校Ting Xu教授团队研发出了一种全新的降解技术，它可以让塑料在短短两天内被完全降解！
泡一泡就消失
这种降解技术神奇的地方就在于，它仅仅只需要将塑料浸泡在缓冲液中就完成降解。
是如何实现的呢？
玄机就在塑料本身。研究人员在塑料中加入了生物酶，在一定温度下，酶在适宜的缓冲液中会被激活，然后开始“吞噬”塑料，从而完成降解。
原理听上去很简单对不对？
但想在塑料中加入酶可不是一件简单的事情。
塑料作为一种高分子聚合物，连水都无法渗透；想要让酶和塑料紧紧地捆绑在一起，研究人员选择在塑料生产中就直接把酶加入进去。
但问题又来了：酶本身又十分脆弱，在细胞之外的环境里非常容易失活。
对此，研究人员在酶外部包裹了一层保护剂RHPs（random heteropolymers），这种保护剂是Ting Xu团队2018年研发出来的，它可以确保酶不聚集在一起、也不失活，让单独的酶紧紧抓住塑料分子链的末端开始“进食”，切断每个链环，阻止微塑料的形成。
并且，在塑料中嵌入生物酶的方法，也让降解速度变得更快。酶不再是从表面到深层逐渐“吞噬”塑料，而是内外同时开始开工。
这样加工出来的塑料还会好用吗？
的确，在塑料中添加酶通常会让影响塑料自身的一些特性，不过研究团队将酶的重量控制在了塑料重量的0.02%，因此加工出来的塑料依旧具有普通塑料袋的柔韧性和坚固性。
那这种技术在实际应用中表现如何呢？
△该酶活性最适温度为40°C
研究人员将一段加入了生物酶的PCL-BC塑料放在40°C的缓冲液中，短短24小时，塑料就已经面目全非，36小时后，它居然神奇地“消失”了！
同时研究表明，在37°C缓冲液中，80%的PLA塑料可以在一周内被完全降解成乳酸；
在ASTM标准下、工业堆肥设施操作温度范围内，50°C下PLA塑料完全降解需要6天，而PCL塑料在40°C下完全降解只需要2天。
此外，酶保护剂RHPs在紫外下也可被降解，可谓是彻底的不留痕迹！
One More Thing
最近，康奈尔大学和犹他州立大学在《美国国家科学院院刊》上联合发表的一项研究表明：在海洋和陆地上，微塑料的存在已经更加广泛。
微塑料可以通过海洋、公路运输进行传播，如果足够小，微塑料还可以形成气溶胶，随着喷射气流穿越大陆。
而这些已经发现的微塑料，都来自于过去几十年来人类倾倒在环境中的垃圾。
由于微塑料的体积非常小（直径在5mm以下），所以很容易被海洋中的浮游生物吃掉，并且会一直存在在动物的胃里，导致它们生病或死亡。
与此同时，作为食物链顶端的动物——人类，到富集作用影响，势必也会在体内积累大量微塑料，
△加州大学伯克利分校Ting Xu教授
正如研究者Ting Xu所说，她希望这项研究可以提醒人们重视与生态自然的关系。
保护环境仅依靠先进的科技技术是不够的，更多还是要依靠我们的自觉和努力。
参考链接：
[1]https://www.nature.com/articles/s41586-021-03408-3
[2]https://www.sciencenews.org/article/plastic-compost-new-enzyme-technique-biodegradable
[3]https://xugroup.berkeley.edu/members.html
[4]https://news.cornell.edu/stories/2021/04/atmospheric-travel-scientists-find-microplastic-everywhere
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