- 來源：生物降解材料研究院
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- 發布時間：2024-10-12
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每年，全球生產4億噸塑料產品，其中一半是一年內丟棄的一次性物品。
特別是，不可生物降解的塑料廢物，需要500多年才能自然分解，大多是通過填埋來處理的。在這個過程中，微塑料形成，破壞生態系統或在生物體中積累，增加其有害影響。隨著全球垃圾填埋場達到飽和，解決這一問題變得越來越緊迫。
Ahn，Jung Ho的研究團隊在韓國科學技術研究院清潔能源研究中心(KIST-Seoul，韓國)開發了一項技術，該技術使用來自微生物的酶來生物降解聚乙烯。
聚乙烯占每年生產的塑料的35%，并被廣泛用于各種目的，包括包裝材料和塑料袋。像其他不可生物降解的塑料一樣，聚乙烯經常被丟棄到海洋或土壤中，在那里它會由于空氣和陽光而不斷氧化。一個研究小組首次成功識別出一種能夠分解這種氧化聚乙烯的酶。
研究小組專注于脂肪酶，這是一種分解天然聚合物脂質的酶，其化學結構與聚乙烯相似。然后，他們開發了一種基于合成生物學的脂肪酶純化和生產工藝，并成功發現了Pelosinus fermentans脂肪酶1（PFL1）。當這種來自厭氧細菌Pelosinus fermentans的脂肪酶應用于聚乙烯時，重均分子量降低了44.6%，數均分子量下降了11.3%，兩者都表明了生物降解的程度。此外，通過電子顯微鏡，他們觀察到降解聚乙烯表面的撕裂和裂紋，證實了酶引起的生物降解過程。
研究小組還利用計算機模擬分析了PFL1和聚乙烯之間的相互作用，首次闡明了生物降解機制。他們觀察到PFL1酶強烈結合到聚乙烯表面，然后將其分解成小片段，PFL1特異性切割氧化碳-碳骨架內的酯鍵。這些發現有望幫助增強PFL1酶的特性，并有助于尋找新的塑料生物降解酶。
目前的塑料廢物處理方法，如焚燒和化學降解，在分解過程中會產生有毒物質，需要昂貴的催化劑。然而，PFL1酶可以使用可再生資源大規模生產，并且該過程不會產生有毒物質，使其成為一種環保技術。此外，在生物降解過程中產生的醇和羧酸可用于塑料再合成或化學材料的生產。
Ahn表示：“新發現的酶表明了生物降解以前難以處理的不可降解塑料廢物的可能性。我們的目標是將該技術商業化，以解決垃圾填埋場飽和問題，實現塑料的可持續循環經濟。”