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《自然》:科学家研制出新酶变体 有望推动塑料回收利用

时间:2022-05-05 15:48:31       来源:科技日报

美国德克萨斯大学奥斯汀分校的科学家在最新一期《自然》杂志上撰文指出,他们研制出了一种新的酶变体FAST-PETase,它能在几小时到几天内分解正常情况下需要数百年才能降解的塑料,有望大大推动塑料的回收利用,真正拉开塑料循环经济的大幕。

最新研究负责人哈尔·阿尔珀教授表示,他们研制出的新酶主要针对聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET),这种塑料出现在大多数消费品包装上,包括饼干盒、汽水瓶、水果和沙拉包装,以及某些纤维和纺织品中,占全球垃圾总量的12%,数量可能高达数十亿吨。

在最新研究中,阿尔珀等人借助机器学模型,研制出了名为PETase的天然酶的新突变,预测了哪些突变能在低温下快速解聚废弃塑料,随后研究了51种不同的塑料容器、5种不同的聚酯纤维和织物,以及所有由PET制成的水瓶,证明了其中一种名为FAST-PETase酶的有效

研究人员指出,新的酶变体能够完成一个“循环过程”,将塑料分解成更小的部分(解聚合),然后用化学方法将其重新组装(再聚合)。在某些情况下,这些塑料可在24小时内被完全分解成单体。

回收利用是减少塑料垃圾最好的方法,但在全球范围内,只有不到10%的塑料被回收利用。除了将塑料扔进垃圾填埋场外,最常见的处理方法是将其燃烧,但这种方法成本高、能耗高,且会向空气中排放有害气体。其他替代工业过程包括糖酵解、热解和/或甲醇解过程,但这些处理工艺也非常耗能。

而生物解决方案消耗的能量要少得多。在过去15年中,科学家们一直在研究用酶回收塑料并取得一定进展。但迄今还没有人弄清楚如何制造能够在低温下高效运行从而可以更好地大规模使用的酶。最新研究证实,FAST PETase可以在低于50摄氏度的温度下分解塑料。

接下来,该团队计划扩大这种酶的生产规模,为工业和环境应用作好准备。研究人员表示,这种酶有望在清理垃圾填埋场等废物处理行业大显身手。为此,他们正在研究多种方法,将这些酶运到野外,以清理受污染的场地。

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