微生物可能是废塑料问题的解决方案

作者:伊萨拉·亚罕巴特，特邀撰稿人

在全球范围内,400公吨每年生产的塑料中:40%是一次性使用的，造成了严重的浪费。每一年,29000吨塑料被释放到加拿大的环境中，造成了严重的环境问题——塑料垃圾在土地和水生态系统中积聚，有害微生物泄漏到环境中，并对植物和动物构成威胁。许多海洋动物，包括鲸鱼、海豚、海豹和海狮，每年都被废弃塑料杀死，要么是误食塑料，要么是被渔具缠住。另一个280万吨在加拿大，大量的塑料被扔进了垃圾填埋场。这可能导致有毒化学物质释放到空气和土壤中，对后代造成长期危害。

目前的塑料废物管理方法主要集中在对塑料聚合物进行物理、热和化学处理。然而，这些方法都有明显的缺点——它们会导致环境污染和宝贵的材料和资源的损失。塑料回收的新方法正在出现，以补充当前的塑料管理系统，以实现零塑料垃圾的未来。为了实现这一目标，塑料正在使用可回收或可生物降解的成分来配制，从而实现从线性使用模式到循环使用模式的过渡。

通过酶分解塑料来回收塑料是可持续再利用塑料和塑料构件的一种有前途的方法。杨博士他是加拿大皇后大学化学工程教授，他和他的团队正在研究一种商业上可行的方法基因组学技术从废塑料中回收价值。基因组技术是用来控制和分析基因组信息的技术。这些技术被用于识别在合适的微生物中产生塑料降解酶的基因。

哪些生物会产生降解塑料的酶?

塑料降解酶可以由细菌和真菌等微生物产生。一些具有塑料降解能力的细菌已经从漂浮的碎片、垃圾土壤、垃圾填埋场和污染的水中分离出来。这些包括假单胞菌，芽孢杆菌，葡萄球菌，链霉菌属等等。从垃圾填埋场土壤中分离出的丝状真菌可以降解聚乙烯等塑料。这些包括尖孢镰刀菌，镰刀菌素镰状e,Purpureocillum lilacinum．

回收废旧塑料的价值

为了用酶分解塑料，需要发现新的酶，确定它们的物理和化学性质，并改善它们保持原始结构的能力。然后这些塑料降解酶可以应用于废塑料。这些新型的塑料降解酶可以将大型塑料聚合物分解成单体(小单位)，并将其转化为更有价值的可回收成分。这些塑料降解酶存在于长期暴露在塑料污染环境中的微生物的基因组中。

寻找塑料回收的最佳微生物

杨博士的多学科团队正在探索一种微生物平台用于将塑料分解成可回收的部件或有价值的精细化学品。这个项目隶属于研究卓越网络(CEC-REN)皇后大学的一个跨学科研究和创新项目。杨和他的团队使用基因组技术，如宏基因组，metatranscriptomics，全基因组测序,功能基因组学为了找到编码塑料降解酶的基因。他们还在调查这些新开发的塑料生物技术对环境、经济和整个社会的影响。这个项目是大型应用研究项目8项由安大略基因组公司支持，该公司旨在利用基因组研究和技术来节约自然资源，保护环境，并确保长期可持续性。

酶是塑料回收的未来

为塑料创造循环经济有可能改变全球塑料的制造和使用。使用酶回收塑料不需要塑料分解的极端条件，大量生产酶也相对便宜。通过该工艺生产的单体可以用作新聚合物的原料或回收成新的化学品。酶降解可以使加拿大90%的废塑料从垃圾填埋场重新回收，从而节省成本每年5亿美元在费用方面，减少CO₂温室气体排放量的当量180万吨，并生成42000个工作岗位在新兴行业。

用酶回收塑料是解决一个全球性问题的可持续方法，这是我们现在需要解决的问题。最近的研究表明，用微生物产生的酶分解废塑料是可能的。我们现在要做的就是让它成为商业现实。

塑料降解酶将塑料分解成它们的组成部分。例子byMartin Künsting from Helmhotz-Zentrum-Berlin (公平交易使用)。