多種細(xì)菌能“吃掉”塑料 “吞噬”塑料的細(xì)菌大規(guī)模部署仍面臨諸多挑戰(zhàn)

美國《福布斯》雙周刊網(wǎng)站3月11日的報(bào)道指出，一項(xiàng)研究估計(jì)，到2050年，海洋中所有塑料的重量可能與魚類的重量相當(dāng)。

源源不斷產(chǎn)生的塑料垃圾對生態(tài)環(huán)境造成了巨大危害，也給人類健康帶來威脅。

美國有線電視新聞網(wǎng)的報(bào)道也顯示，目前全球每年生產(chǎn)超過3.3億噸塑料，預(yù)計(jì)到2050年，這一數(shù)字將增加兩倍。

日本科學(xué)家曾于2016年在《科學(xué)》雜志撰文報(bào)告稱，他們發(fā)現(xiàn)了一種可以“吞噬”塑料的細(xì)菌，這可能是應(yīng)對全球最緊迫環(huán)境危機(jī)之一的解決辦法——培育此類細(xì)菌并將塑料分解為無害的副產(chǎn)品。

科學(xué)家們對這些“吞噬”塑料的細(xì)菌寄予厚望。不過，專家也提醒道，這類細(xì)菌的大規(guī)模商業(yè)部署仍需數(shù)年時(shí)間。另外，即便可以向自然界大量派遣這些細(xì)菌，它們可能也會(huì)帶來其他問題。

多種細(xì)菌能“吃掉”塑料

上述發(fā)表于《科學(xué)》雜志的研究顯示，日本慶應(yīng)義塾大學(xué)研究人員偶然發(fā)現(xiàn)，一種奇特的細(xì)菌Ideonella sakaiensis 201-F6可以“吃掉”塑料。據(jù)悉，這種細(xì)菌能在30攝氏度下經(jīng)過6周完全降解PET薄膜。PET是聚對苯二甲酸乙二醇酯，是世界上最常見的塑料之一，應(yīng)用于衣料、飲水瓶和食物打包盒等。該物質(zhì)需要數(shù)百年才能分解，對環(huán)境造成難以估量的破壞。

研究人員進(jìn)一步調(diào)查研究后發(fā)現(xiàn)，一種叫做ISF6-4831的酶，它與水發(fā)生反應(yīng)能將PET分解成一種中間介質(zhì)，隨后，第二種酶ISF6-0224又將該中間物進(jìn)一步分解成簡單的分子結(jié)構(gòu)。

無獨(dú)有偶，據(jù)巴基斯坦《黎明報(bào)》2017年9月26日報(bào)道，中國和巴基斯坦科學(xué)家攜手發(fā)現(xiàn)了一種可以分解塑料的真菌塔賓曲霉，這種細(xì)菌體內(nèi)生長的根類細(xì)絲網(wǎng)絡(luò)有助于分解聚合物，可在幾個(gè)星期內(nèi)將塑料降解。

另據(jù)英國《獨(dú)立報(bào)》網(wǎng)站2019年6月30日報(bào)道，美國俄勒岡州里德學(xué)院學(xué)生摩根·韋格在得克薩斯州休斯敦附近的一處油料場采集的樣本中發(fā)現(xiàn)了另外一種可以食用PET的細(xì)菌。

韋格稱，該菌種的利用有可能徹底改變塑料廢棄物的處理方式，加快這種細(xì)菌“吞噬”塑料的進(jìn)程，有望為解決地球塑料問題發(fā)揮“很大作用”。目前每年約有3億噸塑料被廢棄，只有約10%得以回收。

此外，2020年3月，德國萊比錫亥姆霍茲環(huán)境研究中心的科學(xué)家在萊比錫一個(gè)塑料廢料場收集土壤并對其進(jìn)行研究后，發(fā)現(xiàn)了一種以聚氨酯二醇為食(聚氨酯二醇廣泛用于產(chǎn)品制造)的新型土壤細(xì)菌。

《福布斯》雙周刊網(wǎng)站在3月11日的報(bào)道中指出，盡管這些細(xì)菌“吞噬”塑料的速度趕不上人類每年制造塑料垃圾的速度，但這些發(fā)現(xiàn)意味著，有朝一日，科學(xué)家們有可能大量生產(chǎn)此類細(xì)菌，并將其派往各大垃圾填埋場或者海洋中。

生物改造能提升“吞噬”效率

《福布斯》雙周刊的報(bào)道指出，為使這些天然細(xì)菌發(fā)揮作用，必須對其進(jìn)行生物改造，使其降解塑料的速度提高幾百倍或幾千倍。

科學(xué)家們在這方面也取得了一些突破。2018年，英國普茨茅斯大學(xué)科學(xué)家們對在大阪發(fā)現(xiàn)的天然細(xì)菌加以改良，生成了能在幾天內(nèi)就消化PET的酶，并將它命名為PETase。2020年10月，這些科學(xué)家將ISF6-4831和ISF6-0224這兩種不同酶組合成一種“超級(jí)酶”，進(jìn)一步提升了其“吞噬”塑料的效率。

不過，上述研究負(fù)責(zé)人、普茨茅斯大學(xué)約翰·梅根教授也表示：“我們現(xiàn)在需要找到方法以降低生成這種酶的成本，也需要掌握大規(guī)模工業(yè)化使用這種酶的技術(shù)。”

雖然前路漫漫，但梅根樂觀地認(rèn)為，這將是人類最終消除塑料污染、控制塑料泛濫的新起點(diǎn)。

盡管這些細(xì)菌的大規(guī)模商業(yè)應(yīng)用仍需數(shù)年時(shí)間，但曙光已經(jīng)出現(xiàn)!法國卡比奧斯公司可能在未來幾個(gè)月內(nèi)破土動(dòng)工，建造一個(gè)利用酶對PET塑料進(jìn)行生物降解的示范工廠。

大規(guī)模部署仍面臨諸多挑戰(zhàn)

不過，也有專家提醒說，即使這些新技術(shù)有朝一日大規(guī)模部署，它們?nèi)詫⒚媾R諸多問題，甚至可能帶來未知的風(fēng)險(xiǎn)。

首先，這些細(xì)菌大多只能消化PET，對于其他幾種塑料——如用于制造洗發(fā)水瓶或管道等更堅(jiān)硬材料的HDPE，可能很難實(shí)現(xiàn)生物降解。

此外，細(xì)菌也不能將塑料降解成碳和氫，通常只會(huì)將其分解成單體，而單體只能被用來制造更多塑料。例如，卡比奧斯的工廠就打算將PET塑料變回原料，以生產(chǎn)更多塑料。

而且，即使未來有可能大量生產(chǎn)出細(xì)菌并將其派往垃圾堆，這種方法也可能帶來其他問題——對這些塑料進(jìn)行生物降解有可能釋放出其中包含的化學(xué)添加劑，從而污染環(huán)境。

專家表示，戰(zhàn)勝塑料廢物危機(jī)的最佳方法是，使用其他可重復(fù)使用的物品來替代。例如，英國諾普勒公司利用海藻酸鈉凝膠制成了可自然生物降解的無塑料包裝。(劉霞)