含孢子的加強型塑膠進入垃圾掩埋場後還會吃掉自己
塑膠污染是我們最迫切的環境問題之一,科學家們展示了一種創造性的解決方案。在塑膠中植入了吃塑膠的細菌孢子,當塑膠被丟棄到垃圾掩埋場時,這些細菌孢子就會被激活,在五個月的時間裡,90%的塑膠都會被生物降解。更神奇的是,這實際上使塑膠在使用過程中變得更加堅韌和牢固。
科學家透過在材料中嵌入食用塑膠的微生物孢子,製造出了一種可生物降解的塑料
塑膠是一種堅固、用途廣泛的材料,但其有用的特性也使其難以處理。眾所周知,塑膠需要幾十年或幾百年的時間才能降解,因此大量的塑膠垃圾堵塞了垃圾掩埋場和海洋。
耐人尋味的是,大自然似乎也在適應,就像它經常做的那樣。近年來,科學家發現了具有分解塑膠能力的細菌,分離出了分解塑膠的酶,甚至提高了它們的效率。這有可能使塑膠回收中心的效率更高,因為塑膠正是用酵素和細菌處理的。但是,沒有進入這些設施的塑膠怎麼辦呢?熱塑性聚氨酯(TPU)是一種堅韌的塑料,常用於製造鞋子、運動用品、手機殼和汽車零件等,但目前無法回收。
因此,在新的研究中,研究小組調查了一種處理熱塑性聚氨酯的新方法–將吃塑膠的枯草芽孢桿菌的孢子直接嵌入塑膠本身。在理想情況下,塑膠產品可以正常使用,不會過早分解,只有當它們被丟棄到垃圾掩埋場或自然環境中時,才會開始生物降解。
首先要克服的問題是,生產塑膠所使用的高溫會殺死大多數細菌孢子。因此,研究人員對微生物進行了基因工程改造,使其能夠耐受高溫,結果發現,在塑膠加工溫度為135 °C(275 °F)的條件下,96%到100%經過改造的細菌都能存活下來,而未經改造的細菌只有20%能存活下來。
接下來,他們測試了細菌分解塑膠的能力,這個過程是由土壤中的養分和水分引發的。當細菌的濃度達到塑膠重量的1%時,細菌在埋入堆肥的五個月內分解了超過90% 的塑膠。
在實驗室測試中,塑膠在堆肥中埋藏5 個月後分解了90%。 Han Sol Kim
人們很容易認為,讓塑膠擁有自己的”阿喀琉斯之踵”只會讓它在使用過程中變得更脆弱,但事實證明恰恰相反。使用孢子製成的塑膠比一般熱塑性聚氨酯的韌性高出37%,拉伸強度高出30%,研究團隊推測孢子起到了強化填充物的作用。
研究人員說,這種技術具有潛在的可擴展性,可以為處理不可回收的熱塑性聚氨酯開闢一條新途徑,同時使其在使用過程中更加堅韌和牢固。將它與其他一些方法結合起來,我們或許能在解決塑膠污染問題上取得一些進展。
這項研究發表在《自然通訊》雜誌。