聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate,PET)是最常见的塑料之一,和其他塑料一样,在给人类生活带来很大便利的同时,也会给环境带来很大的压力。全世界的PET塑料年产量超过4500万吨,被生产成矿泉水瓶、色拉盒、花生酱罐以及其它各式各样的产品。PET在美国已经是回收最多的塑料,但是仍有超过一半的PET塑料最终只能进入垃圾填满场,而这种聚合物中的酯键很强,很难自然降解。
日本京都工艺纤维大学的小田康平(Kohei Oda)和庆应义塾大学的宫本贤治(Kenji Miyamoto)等人今年报道了一种利用细菌来帮助降解PET的新方法,这是迄今发现的第一种可以“吃掉”PET塑料的细菌,它将PET作为其主要的碳源和能量来源(点击阅读详细)。他们的研究小组筛选了来自一个塑料回收厂的样本,包括沉积物、土壤、废水和活性污泥,经过微生物筛选发现一种细菌能够在PET薄膜上成长。这种首个被发现能“吃掉”PET的细菌被命名为Ideonella sakaiensis。
在两种酶的帮助下,能“吃”PET的细菌。图片来源:Science
PET可通过化学水解方法得到单体进行回收,但该方法需要高温和高压。而这种细菌在温和的30 ℃温度条件下就能够“切割”PET聚合物,得到单体对苯二甲酸和乙二醇。研究人员发现,有两种酶对于这种细菌的PET降解能力十分关键:一种被称为PETase,将PET降解为中间产物单(2-羟乙基)对苯二甲酸(MHET);另一种被称为MHETase,将MHET水解成单体对苯二甲酸和乙二醇。
不过,这种细菌目前还是个“挑食的吃货”,更喜欢无定形PET,而不是大多数产品中使用的结晶态PET。另外,两种关键酶的作用也太慢,目前也不太适于在工业上。不过没关系,随着科学家进一步优化和改进,纯生物手段的PET高效率无污染回收,或许不用等待太久。