能“吃”塑料的細(xì)菌被寄予厚望！但大規(guī)模商用仍需時(shí)日

美國(guó)《福布斯》雙周刊網(wǎng)站3月11日的報(bào)道指出，一項(xiàng)研究估計(jì)，到2050年，海洋中所有塑料的重量可能與魚(yú)類的重量相當(dāng)。源源不斷產(chǎn)生的塑料垃圾對(duì)生態(tài)環(huán)境造成了巨大危害，也給人類健康帶來(lái)威脅。美國(guó)有線電視新聞網(wǎng)（CNN）的報(bào)道也顯示，目前全球每年生產(chǎn)超過(guò)3.3億t塑料，預(yù)計(jì)到2050年，這一數(shù)字將增加兩倍。

日本科學(xué)家曾于2016年在《科學(xué)》雜志撰文報(bào)告稱，他們發(fā)現(xiàn)了一種可以“吞噬”塑料的細(xì)菌，這可能是應(yīng)對(duì)全球最緊迫環(huán)境危機(jī)之一的解決辦法——培育此類細(xì)菌并將其分解為無(wú)害的副產(chǎn)品。

科學(xué)家們對(duì)這些“吞噬”塑料的細(xì)菌寄予厚望。不過(guò)，專家也提醒道，這類細(xì)菌的大規(guī)模商業(yè)部署仍需數(shù)年時(shí)間。另外，即便可以朝自然界大量派遣這些細(xì)菌，它們可能也會(huì)帶來(lái)其他問(wèn)題。

發(fā)現(xiàn)細(xì)菌能“吃掉”塑料

上述發(fā)表于《科學(xué)》雜志的研究顯示，慶應(yīng)義塾大學(xué)研究人員偶然發(fā)現(xiàn)，一種奇特的細(xì)菌Ideonella sakaiensis 201-F6可以“吃掉”塑料。據(jù)悉，這種細(xì)菌能在30 ℃下經(jīng)過(guò)6周完全降解PET薄膜。PET指聚對(duì)萊二甲酸乙二醇酯，是世界上最常見(jiàn)的塑料之一，應(yīng)用于衣料、飲水瓶和食物打包盒等。該物質(zhì)需要數(shù)百年才能分解，同時(shí)對(duì)環(huán)境造成難以估量的破壞。

研究人員進(jìn)一步調(diào)查研究后發(fā)現(xiàn)，一種叫做ISF6-4831的酶，它與水發(fā)生反應(yīng)能將PET分解成為一種中間介質(zhì)，隨后，第二種酶ISF6-0224又將該中間物進(jìn)一步分解成簡(jiǎn)單的分子結(jié)構(gòu)。

無(wú)獨(dú)有偶，據(jù)巴基斯坦《黎明報(bào)》2017年9月26日?qǐng)?bào)道，中國(guó)和巴基斯坦科學(xué)家近日攜手發(fā)現(xiàn)了一種可以分解塑料的真菌塔賓曲霉（Aspergillus tubingensi），這種細(xì)菌體內(nèi)生長(zhǎng)的根類細(xì)絲網(wǎng)絡(luò)有助于分解聚合物，可在幾個(gè)星期內(nèi)將塑料降解。

另?yè)?jù)英國(guó)《獨(dú)立報(bào)》網(wǎng)站2019年6月30日?qǐng)?bào)道，美國(guó)俄勒岡州里德學(xué)院學(xué)生摩根·韋格在得克薩斯州休斯頓家附近的一處油料場(chǎng)采集的樣本中發(fā)現(xiàn)了另外一種可以食用PET的細(xì)菌。

韋格稱，該菌種的利用有可能徹底改變塑料廢棄物的處理方式，加快這種細(xì)菌“吞噬”塑料的進(jìn)程有望為解決地球塑料問(wèn)題發(fā)揮“很大作用”。目前每年約有3億噸塑料被廢棄，只有約10%得以回收。

此外，2020年3月，德國(guó)科學(xué)家萊比錫亥姆霍茲環(huán)境研究中心的科學(xué)家在萊比錫一個(gè)易碎的塑料廢料場(chǎng)收集土壤并對(duì)其進(jìn)行研究后，發(fā)現(xiàn)了一種聚氨酯二醇為食（聚氨酯二醇廣泛用于產(chǎn)品制造）的新型土壤細(xì)菌。

《福布斯》雙周刊網(wǎng)站在3月11日的報(bào)道中指出，盡管這些細(xì)菌“吞噬”塑料的速度趕不上人類每年制造出塑料垃圾的速度，但這些發(fā)現(xiàn)意味著，有朝一日，科學(xué)家們有可能大量生產(chǎn)此類細(xì)菌，并將其派往各大垃圾填埋場(chǎng)或者海洋中。

生物改造能提升“吞噬”效率

《福布斯》雙周刊的報(bào)道指出，為使這些天然細(xì)菌發(fā)揮作用，必須對(duì)其進(jìn)行生物改造，使其降解塑料的速度提高幾百倍或幾千倍。

科學(xué)家們?cè)谶@方面也取得了一些突破。2018年，英國(guó)普茨茅斯大學(xué)科學(xué)家們對(duì)在大阪發(fā)現(xiàn)的天然細(xì)菌加以改良，生成了能在幾天內(nèi)就消化PET的酶，并將它命名為PETase。2020年10月，這些科學(xué)家將ISF6-4831和ISF6-0224這兩種不同酶組合成一種“超級(jí)酶”，進(jìn)一步提升了其“吞噬”塑料的效率。

不過(guò)，上述研究負(fù)責(zé)人、普茨茅斯大學(xué)約翰·梅根教授也表示：“我們現(xiàn)在需要找到方法降低生成這種酶的成本，也需要掌握大規(guī)模工業(yè)化使用這種酶的技術(shù)?！?/p>

雖然前路漫漫，但梅根樂(lè)觀地認(rèn)為，這將是人類最終消除塑料污染、控制塑料泛濫的新起點(diǎn)。

盡管這些細(xì)菌的大規(guī)模商業(yè)應(yīng)用仍需數(shù)年時(shí)間，但曙光已經(jīng)出現(xiàn)！法國(guó)卡比奧斯公司（Carbios）可能在未來(lái)幾個(gè)月內(nèi)破土動(dòng)工，建造一個(gè)利用酶對(duì)PET塑料進(jìn)行生物降解的示范工廠。

大規(guī)模部署仍面臨諸多挑戰(zhàn)

不過(guò)，也有專家提醒說(shuō)，即使這些新技術(shù)有朝一日大規(guī)模部署，它們?nèi)詫⒚媾R諸多問(wèn)題，甚至可能帶來(lái)未知的風(fēng)險(xiǎn)。

首先，這些細(xì)菌大多只能消化PET，可能對(duì)其他幾種塑料——如用于制造洗發(fā)水瓶或管道等更堅(jiān)硬材料的HDPE可能很難利用這些細(xì)菌實(shí)現(xiàn)生物降解。

此外，細(xì)菌也不能將塑料降解成其碳和氫，通常只會(huì)將其分解成單體，而單體通常只能被用來(lái)制造更多塑料。例如，卡比奧斯的工廠就打算將PET塑料變回原料，以生產(chǎn)更多塑料。

而且，即使未來(lái)有可能大量生產(chǎn)出細(xì)菌并將其派往垃圾堆，這種方法也可能帶來(lái)其他問(wèn)題——對(duì)這些塑料進(jìn)行生物降解有可能釋放出其中包含的化學(xué)添加劑，從而污染環(huán)境。

專家表示，戰(zhàn)勝塑料廢物危機(jī)的最佳方法是，將使用其他可重復(fù)使用的物品來(lái)替代。例如，英國(guó)諾普勒（Notpla）公司利用海藻酸鈉凝膠制成了可自然生物降解的無(wú)塑料包裝。