地球有一个塑料问题,解决这个问题的好选择并不多。塑料无处不在:食物、洗漱用品和清洁用品都装在里面;我们的牙刷、儿童玩具和一次性咖啡杯盖都是用它制成的;我们运送杂货并将垃圾装在袋子里处理。这是不可能避免的。然而,我们并不经常想到这些物品在数百年后仍然存在。
没错——你的最后一把牙刷,几个月前你扔掉的那把,再也没有想到,100 年后,它仍然会在垃圾填埋场慢慢分解。将同样的想法应用于您家中的所有塑料,然后是世界上所有的塑料,而且……很多。
塑料如此有用的部分原因是它很耐用。另一方面是,它真的很难摆脱。德克萨斯大学奥斯汀分校的一组科学家正在研究一种可能会有所帮助的工具:一种可以在一周内分解塑料的酶——也就是说, 塑料需要几个世纪才能完全降解。
聚对苯二甲酸乙二醇酯,谢天谢地,更广为人知的是 PET,是一种透明、坚固、轻质的塑料。它也是聚酯的化学名称。 PET最常用于食品和饮料包装;肯定是在你喝的最后一次一次性瓶装水中。因此,根据 UT 团队上周在《自然》杂志上发表的论文,这种塑料占世界上所有塑料垃圾的 12%。
“我们可以做的一件事是,我们可以将其分解成最初的单体,”该论文的作者 Hal Alper 告诉Motherboard 。 “这就是酶的作用。然后,一旦你有了原始单体,就好像你正在从头开始制造新鲜的塑料,好处是你不需要使用额外的石油资源。”
稍微支持一下,单体是一种与其他分子结合形成重复链的分子——一种聚合物。解聚是相反的过程:将聚合物分解成原来的分子成分。然后可以重复使用这些组件来制造……新塑料。
这听起来有点违反直觉。我们不是在努力减少塑料吗?不幸的是,在我们找到合适的替代品之前,减少生产并不是一个很好的选择,因为人们仍然需要购买洗涤剂、果汁和洗发水。但 UT 团队的解聚方法本质上只是一种更纯粹的回收形式——也是一种实际的回收形式,因为 只有一小部分你扔进带有箭头的蓝色垃圾桶最终会被回收。
分解塑料的酶可以在天然存在的细菌中找到,但它们只能在高度特定的温度和 pH 值环境中进行吃塑料的工作。 UT 团队训练了一种机器学习算法来预测蛋白质结构中氨基酸的位置,并测试了不同的序列以找到在不同温度和 pH 值下工作的序列。
该团队将由此产生的酶命名为 FAST-PETase,它代表“功能性、活性、稳定和耐受性 PETase”。它能够在非特定温度和 pH 条件下分解 51 种不同种类的塑料,并且完全降解只用了不到八天的时间。
下一步是弄清楚如何以有效且经济实惠的方式扩展流程。
与气候危机类似——这在很大程度上是气候危机的一部分—— 世界塑料问题不会只有一种解决方案。无论我们找到什么解决办法,通过用可行和可持续的替代品取而代之,开始让自己摆脱塑料也同样重要。但鉴于我们已经拥有大量此类物质,一种可以快速分解它的酶听起来像是一个受欢迎的工具。