德国生物酶分解技术(在堆肥中发现的一种新酶创造了分解塑料的速度记录)

Posted 2023-05-26

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扔进垃圾填埋场的塑料容器可能需要数百年才能自然分解，但一种新发现的酶可以在不到一天的时间内吃掉这些废物。

最近在德国墓地中发现了一种高效的聚酯水解酶，称为 PHL7，它正在咀嚼堆肥。

在实验室中，研究人员发现它能够在 16 小时内分解 90% 的聚对苯二甲酸乙二醇酯 (PET)。

PHL7 不是科学家发现的第一个天然“塑料食客”，但它是最快的。

2016 年，在日本的一家回收工厂发现了一种名为 LLC 的消耗 PET 的酶。从那以后的几年里，它被誉为黄金标准的塑料咀嚼器。但新发现的 PHL7 的工作速度要快两倍。

自 2016 年以来，科学家们对LLC 酶进行了调整，以创造出一种比天然更贪婪的突变体，但即使是这种合成的创造物也有一两件事要向 PHL7 学习。

“在莱比锡发现的酶可以为建立替代的节能塑料回收工艺做出重要贡献，”德国莱比锡大学的微生物学家 Wolfgang Zimmermann说。

“现在在莱比锡开发的生物催化剂已被证明在快速分解用过的 PET 食品包装方面非常有效，并且适用于环境友好的回收过程，在该过程中可以从分解产物中生产出新的塑料。”

不幸的是，PHL7 和 LCC 都不能完全降解具有更高结晶度（更有组织的分子结构）的 PET 塑料，例如某些瓶子中使用的那些。

但如果给 PHL7 一个由 PET 塑料制成的水果篮，它可以在不到 24 小时内分解废物。

更好的是，这种回收过程的副产品可以重新建立起来以制造新的塑料容器。

回收利用的可能性是巨大的。每年，全球生产超过8200 万吨PET，只有一小部分被回收制成新塑料。

即使将塑料产品送到回收厂，将其熔化并创造新产品的过程也是能源密集型和昂贵的。

另一方面，生物回收可以帮助创造一种廉价而高效的循环塑料经济。在过去的几年里，科学家们一直在竞相开发食用塑料的细菌。

PHL7 从迄今为止发现的其他候选者中脱颖而出。它快速分解 PET 的方式似乎取决于其 DNA 中的一个组成部分。

在其氨基酸序列的某个位置，PHL7 带有一个亮氨酸，而其他酶则带有苯丙氨酸残基。过去，这个位置的亮氨酸与聚合物与酶的结合有关。

当德国的研究人员在另一种酶中用亮氨酸代替苯丙氨酸时，生物体分解塑料的速度变得更快。事实上，它的效率与 PHL7 相当。

与 LLC 酶相比，PHL7 酶还能够在实验室中与更多聚合物结合。

“这些结果表明，苯丙氨酸/亮氨酸替代物可能是 PHL7 中每个残基结合能贡献变化的部分原因，”作者写道。

PHL7 不仅速度快，而且这种酶在进入之前不需要任何预处理。它会吃掉塑料而无需研磨或熔化。

将副产品重新组合在一起的过程也不必依赖于石化产品。

“因此，”作者总结道，“通过使用 PHL7 等功能强大的酶，可以在闭环过程中直接回收消费后热成型 PET 包装，具有低碳足迹且不使用石化产品，实现可持续回收重要的 PET 塑料废物流的处理过程。”

鉴于全球塑料污染的可怕状况，这听起来像是一个梦想。莱比锡大学的研究小组现在正在研究原型。