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塑料污染的问题日益严峻。除了减少浪费、循环利用等耳熟能详的措施之外,科学家还为我们找到了一个得力的盟友——微生物。有些微生物已经演化出了“吃掉”一些塑料的能力,或许很快就能协助我们减少塑料垃圾,建设更加绿色的循环经济。
环顾四周,从你正在使用的手机、电脑,到身上穿的衣服、鞋子,再到房间里的食品包装、生活用品、家电……它们大多含有塑料。这种有机高分子材料早已成为了绝大多数现代人生活的一部分。自上世纪50年代以来,全球塑料产量几乎每年都在增加,在年达到了3.67亿吨之巨。但是,大部分塑料在完成使命之后,却没有得到妥善的处理。研究估计,从年到年,人类已经生产了83亿吨塑料,其中63亿吨变成了垃圾,而在这其中只有约6亿吨(9%)被回收使用,其余小部分被焚烧,大部分都被填埋或进入了自然环境。
焚烧塑料垃圾会产生有毒的污染物,而暴露在自然风化条件下的塑料很难像其它垃圾一样降解——从聚合物变成单体。遍布全球的塑料垃圾杀死了大量的鸟类、鱼类和其它多种动物等,它们还持续释放着添加剂,并变成微塑料飘散到世界的每一个角落。
由于塑料在很多方面都有不可替代的价值,我们不能一刀切地禁止塑料的生产。例如,塑料瓶比玻璃瓶轻得多,所以运输塑料瓶需要的能量更少,释放的温室气体也更少。但是,我们需要对处理塑料垃圾的方式进行一场革命,而微生物或许可以帮我们一个大忙。
盛宴招徕的食客
年,日本京都工艺纤维大学(KyotoInstituteofTechnology)微生物学家织田小平(KoheiOda)的研究团队报告了一个突破性的发现。他们考察了大阪府堺市的一家塑料瓶回收站,在被PET塑料污染的沉积物和废水样本中,发现了一种新的可以以PET作为主要营养来源的细菌——大阪堺菌(Ideonellasakaiensis-F6)。
PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)是饮料瓶和合成纤维的常用材料,由乙二醇和对苯二甲酸聚合而成的长链分子。由于这种物质在自然界中并不存在,绝大部分微生物也就不具备分解这类塑料的能力。在自然环境下,这种化合物的降解可能需要上百年之久。
而大阪堺菌之所以能把PET“大卸八块”,得益于它能产生2种独特的酶。PET酶将长链的PET分子分解成更小的单羟乙基对苯二甲酸酯(MHET),MHET酶能将MHET分子进一步分解为乙二醇和对苯二甲酸。也就是说,大阪堺菌可以完全逆转PET的形成过程。
大阪堺菌降解PET塑料的过程。(图片来源:G.Mannaerts/Wikipedia)
其实,最晚在20世纪90年代初就已经有了关于微生物降解塑料的发现。这些发现可能没有那么引人