國際最新研究:“細(xì)菌吃塑料”或助力緩解全球塑料污染
2024-05-06 10:54 來源:中國新聞網(wǎng)
施普林格·自然旗下學(xué)術(shù)期刊《自然-通訊》最新發(fā)表一篇微生物學(xué)研究論文稱,一種嵌入微生物的塑料在與土壤接觸后能迅速降解。這種細(xì)菌孢子在塑料使用壽命期間會保持休眠,但會在不使用后蘇醒并幫助降解塑料。這項(xiàng)被形象稱為“細(xì)菌吃塑料”的有擴(kuò)展?jié)摿Φ募夹g(shù),將有望緩解全球塑料污染。

本項(xiàng)研究中材料降解過程的漫畫呈現(xiàn)(圖片來自Han Sol Kim)。施普林格·自然/供圖
該論文介紹,熱塑性聚氨酯這類塑料廣泛用于手機(jī)殼、鞋、汽車零部件等產(chǎn)品。不過,目前聚氨酯沒有回收流,大部分最后都成了填埋垃圾或是在使用壽命結(jié)束后滲入了環(huán)境中。開發(fā)可生物降解聚氨酯的傳統(tǒng)方法通常會犧牲這種聚合物的機(jī)械性能,所以很難實(shí)現(xiàn)工業(yè)化量產(chǎn)。

本項(xiàng)研究中,研究人員在實(shí)驗(yàn)室用熱熔擠出法制備出一種堅(jiān)韌且可降解的含孢子熱塑性聚氨酯(圖片來自Han Sol Kim)。施普林格·自然/供圖
在本項(xiàng)研究中,論文共同通訊作者和第一作者、美國加州大學(xué)圣迭戈分校 Jonathan K. Pokorski和Han Sol Kim與同事及合作者一起,通過嵌入能降解塑料的枯草芽孢桿菌(Bacillus subtilis)的孢子,開發(fā)出一種可生物降解的商用塑料聚氨酯。經(jīng)過研究人員的工程改造,這種細(xì)菌能耐受生產(chǎn)塑料所需的極高溫,最后得到的孢子能在135°C的塑料加工溫度下幾乎完全存活。

本項(xiàng)研究中,生物復(fù)合塑料在堆肥中快速分解(圖片來自Han Sol Kim)。施普林格·自然/供圖
在模擬環(huán)境中廢棄后,暴露在堆肥的特定營養(yǎng)物中可啟動(dòng)這種塑料的快速生物降解。論文作者發(fā)現(xiàn),摻入孢子能在5個(gè)月里實(shí)現(xiàn)90%以上的塑料生物降解,還能讓塑料的韌性比沒有孢子的熱塑性聚氨酯提高約37%。

在堆肥中快速分解的生物復(fù)合塑料(圖片來自Han Sol Kim)。施普林格·自然/供圖
論文作者總結(jié)認(rèn)為,含細(xì)菌孢子的聚氨酯或能取代傳統(tǒng)的不可回收熱塑性聚氨酯,成為一種有環(huán)保潛力、機(jī)械韌性強(qiáng)且可快速降解的選擇。