這種酵素「只吃塑膠」!科學家意外發現,可望解決全球塑膠垃圾難題

2018-04-18 18:10

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海洋塑膠垃圾。(Pixabay)

海洋塑膠垃圾。(Pixabay)

全球每年有多達800萬噸塑膠廢棄物流入海洋,這些需要耗時數百年才能分解的有毒石化製品,不僅污染環境、更對人類的健康造成威脅。好消息是,日前科學家意外研發出了一種可以完全分解塑膠的酵素,能在數天內開始分解塑膠。這個劃時代的突破,可望為解決塑膠垃圾帶來一線曙光。

葡萄牙亞述群島海邊的塑膠垃圾。(美聯社)
葡萄牙亞述群島海邊的塑膠垃圾。(美聯社)

研究過程意外創造變種酵素

英國朴茨茅斯大學(University of Portsmouth)與美國能源部國家再生能源實驗室(National Renewable Energy Laboratory)的科學家合作,共同研究數年前才被發現的細菌「Ideonella sakaiensis」。這種出現在日本廢物回收站的細菌,竟然只吃聚乙烯對苯二甲酸酯(PET)塑膠維生。PET 塑膠常被用來製作市售飲料瓶、寶特瓶與膠帶等物品,是生活中常見的塑膠。由於塑膠在1940年代才發明出來,科學家相信,這種細菌是自然演化下的產物。

研究人員將細菌體內主要用來分解塑膠的酶「PETase」取出後,發現這種酶的結構,與某些香菇、細菌體內,可以分解植物角質層(Cutin)的酶「cutinase」相似。想不到在研究兩者差異的過程中,團隊意外開發出另一種可以更有效分解PET塑膠的酵素。這種突變酵素只需要數天的時間,就可以開始分解塑膠,比大自然更有效率許多。研究團隊認為,這項發明有望能在工業層面有所貢獻。

白俄羅斯首都明斯克的塑膠垃圾。(美聯社)
白俄羅斯首都明斯克的塑膠垃圾。(美聯社)

有望改善塑膠垃圾污染

這篇發表於美國期刊《國家科學院學報》(Proceedings of the National Academy of Sciences)的研究,被認為可望改善日益嚴重的塑膠污染問題。目前全世界每一分鐘就賣出100萬個塑膠瓶,但其中只有14%被回收再利用,而這少部分的塑膠,也只能改製成纖維,做成衣物或地毯。新研發出來的酵素,則有望把塑膠製品轉變回原料。

主導研究的朴茨茅斯大學教授麥基漢(John McGeehan)指出,「我們希望運用這種酶,把塑膠製品再製成新的塑膠製品。這代表我們不再需要開挖更多的石油,也能夠減少塑膠的總量。雖然對製造商而言,生產比回收來的容易多了,但我相信,現代許多人的觀念已經有所改變,更多公司也在思考回收再利用的方法。」

2017-06-07-海洋垃圾-塑膠垃圾-epSos.de@flickr/C.C. BY3.0
2017-06-07-海洋垃圾-塑膠垃圾-epSos.de@flickr/C.C. BY3.0

新技術的運用

目前,工業用酵素已經被廣泛運用在如洗衣粉,生化燃料等等不同的產品中。比起數年前,這些酵素的效率在近幾年已經提升了上千倍。麥基表示:「儘管比起原先的酵素,目前突變酵素的分解速度只快了20%,但這顯示這種酵素尚未被充分利用,也讓我們有機會在未來的數年中,結合所有運用在其他酵素上的技術,製造出能更快分解塑膠的超級酵素。」

據《衛報》報導,塑膠在融化後被分解的速度會加快10到100倍,未來科學家也可能嘗試讓改造酵素,讓酵素有辦法在超過70度的高溫中作用。來自澳洲的化學教授瓊斯(Oliver Jones)則表示:「酵素無毒,可被生物分解,還可以被量產。但將大量舊塑膠再生成新塑膠之前,更重要的,應該是減少現存的塑膠量。無論如何,這都確實是個正面的方向。」

 

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