Nature：直接“吃掉”塑料！最快两天内完全分解

一直以来，生物可降解塑料被宣传为可以解决困扰世界范围内塑料污染问题的最佳方案。但这些所谓的 “可堆肥” 塑料用具，只有在特定条件下才能降解。

在通常情况下（农业堆肥、工业堆肥等），它们的降解速度十分缓慢或根本无法降解，或者会破碎成微塑料，还会污染其他可回收塑料。

近日，加利福尼亚大学伯克利分校的研究团队开发了一种塑料降解新方法 —— 将一种可以「降解」塑料的酶包裹在特定分子中，仅需几周时间，就能让塑料在稍高温度和水的作用下完全分解。而且被降解后的塑料还可称为土壤微生物的养料，成为真正的 “可堆肥塑料”。

论文成果题为：“Near-complete depolymerization of polyesters with nano-dispersed enzymes” 为题，发表在顶刊 Nature 杂志上。

（来源：pubmed）

自1904 年“塑料之父” Leo Baekeland 发明了塑料以来，塑料制品席卷全球，彻底改变了人类的生活。然而到了今天，人们终于发现：100 年前发明的塑料，至少要等 300 多年才能被降解！

加州大学伯克利分校材料科学与工程系和化学系徐婷教授团队提出了一种新工艺：在塑料中嵌入以聚酯为食的酶，这些酶能够有效地将塑料分解成一个个初级结构单元，同时，分解后的产物还可以用作堆肥。

此外，该研究的创新之处还在于提出了一种被称为 RHP（random heteropolymers）的聚合分子，它让降解过程更加可控。将纳米级的酶嵌入到RHP中，从而隔离并保护这些酶，直到合适的条件下再让包裹物溶解，从而将酶释放出来。

“如果仅将酶放置在塑料表面，它降解塑料化合物的速度就会非常缓慢。如果让它们在纳米范围内分布，那么从本质上讲，每个酶分子都只需要吞噬与其相邻的聚合物，那么整个材料就会迅速分解掉。”

实验发现，由 RHP 和酶结合而成的纳米颗粒仍具有塑料特性，并可以在 170℃（338 华氏度）的温度下熔融并挤压成类似于普通聚酯塑料的化合物。

实验表明，在室温条件下，7天左右，80％的 聚乳酸纤维（PLA，一种生物降解塑料）可完全降解。较高温度下降解速度则更快，在 50℃的工业堆肥条件下，PLA 在 60 天内即可降解完成。另一种聚酯塑料 PCL（聚己内酯）则在 40℃（104 华氏度）的工业堆肥条件下，在2天内完全降解.

可能会有人问，遇热水就会融化，这种塑料制品会不会很鸡肋，反而会对人们的生活造成不便呢？

研究团队称，大家不必过于担心。这种材质的塑料，在较低温度或短暂潮湿时并不会降解。例如，只要温度不是很高，用这种工艺制成的聚酯纤维衬衫能够经受汗水浸湿和水洗，哪怕室温条件下在水中浸泡三个月，都不会导致衣物降解。

可能还会有人问，那么这种所谓的RHP会成为污染环境的二次污染物吗？

其实，还好。RHP 由四种类型的单体亚基组成，每种亚基的化学性质均旨在与特定酶表面的化学基团相互作用。且RHP在紫外线之下就会降解，并且其浓度远低于塑料重量的 1％，绝不会对环境造成污染。

如果这种可降解塑料结束得到推广，那么未来不久，我们只需要将自来水加热到合适的温度，然后把废弃不用的塑料放进去，几天后你就会发现它消失了。

参考资料：

https://www.nature.com/articles/s41586-021-03408-3