作者:A. Marty 来源:《自然》 发布时间:2020/4/10 11:58:24
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改造酶提高塑料回收率

 

法国的科学家找到了提高塑料回收率的方法:给酶做改造,就能将你手中的塑料瓶回收率提高三倍。相关研究已于本周在《自然》发表。

作为世界上最常见的塑料成分,聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)全球年产量可达七千万吨。尽管许多地区都把PET塑料瓶列为可回收物,但其回收率并不尽如人意,可能只有三成的塑料能被回收,并被制成低强度的新塑料。

回收时还有一个尴尬的问题:PET塑料有各种颜色,如果不加区分统一回收,高温熔化后生成的就是黑色或灰色塑料颗粒——这类颜色的塑料制品并不受包装生产商欢迎,所以这些再生品往往会被制做成地毯或其他低级塑料纤维制品,最终归宿依然是被填埋或焚化。

为了解决这些问题,研究者要从各种微生物中找出能分解PET和其他塑料成分的酶。2012年,日本大阪大学的研究者在堆肥中找到了叶分支堆肥角质酶(LLC),这种酶可切割PET分子,但仍存在分解速度缓慢、持续性差等缺点。

来自图卢兹大学的科学家与可持续塑料公司展开合作,从LLC的晶体结构入手,对其重新做了改造。

LLC能降解塑料,是因为它能与PET分子中连接对苯二酸酯和乙二醇的化学键结合,并使其断裂。在结合接头处,研究者发现了一种关键的氨基酸,并据此改造出数百个突变版本的LLC。为了使其在更高温度下工作,研究者还添加了热稳定酶。

综合、筛选、比对了大量突变版本后,研究者最终找出了加强版LLC,其断裂化学键的效率比原始版本高一万倍。而且,原始版本的工作最高温度是65℃,加强版将这一温度提高到72℃。

为了测试加强版酶的反应效率,研究团队建立了一个小型测试用反应器。在反应器中,加强版酶可在10小时内分解200克PET塑料,分解效率达到90%。研究人员据此改造了PET原料,并发现新材料制作塑料瓶,其坚固程度和传统塑料制出的瓶子一样。

“这很令人兴奋,因为一系列研究表明这种方法是可行的。”这是该研究获得的同行评价之一。

该技术已在扩大应用规模,相关公司正在建设示范性工厂,预计每年可回收数百吨PET,计划于明年建成。但该技术目前还不能实现聚乙烯和聚苯乙烯等其他类塑料的回收,该技术可否成功市场化也仍然未知。不过,有研究者表示,未来消费者及制造商可能愿意为同样坚固但可回收性更高的再生塑料支付稍微高一些的价格。(来源:中国科学报 任芳言)

相关论文信息:https://doi.org/10.1038/s41586-020-2149-4

 
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