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環境與發展

科學新發現 可以吃掉塑料的酶

音頻 11:30
法國科學家研究“吃”塑料的酶(Enzyme)
法國科學家研究“吃”塑料的酶(Enzyme) AFP/REMY GABALDA

科學家們近期意外找到一種酶,可以迅速分解塑料。這個重大發現讓科學家們相信能夠解決目前嚴重破壞海洋生態的塑料污染問題。為保護海洋和魚類以及人體的健康帶來了福音和希望。

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意外發現塑料的酶

正當全世界正在苦於塑料製品造成的環境災難的時候,科學家們無疑中發現了一種物質,這個被叫做PET的酶只要幾天的時間就能迅速吃掉某些塑料,或許能發展成為治理塑料污染的有效方法。

這個發現還要追溯到2年前,研究人員在日本垃圾傾倒場發現一種酶細菌,這個“突變酶細菌吃塑料袋細菌”。就是一種以塑料為食的細菌,能夠產生酶降解塑料。

自從這個最初發現以來,英國普利茅斯大學和美國國家再生能源實驗室的科學人員一起,共同研究此前在日本發現的這種突變細菌酶的結構時候,意外創造出能夠吞噬塑料袋酶。

科學家們目前已經能夠創造出一種可以迅速分解塑料的酶(Enzyme),就是科學家們經過試驗,對這種自然產生的細菌加以改良,僅用了96個小時,就是用了4天的時間,這個酶就能夠分解聚酯塑料的化學物質,科學家們一開始想減慢這個酶的繁殖速度,但是意外地讓酶繁殖速度加快。這種酶把塑料化學結構打碎,隨後碎粒就可以被回收。就是科學家們命名的PETase酶蛋白質,他們試圖了解酶降解塑料的原理。他們使用亮度100億倍於日光的超級X光生成這種酶的3D高清模型,發現PETast與角質酶極為相似,只有其中一處有異。角質酶多見於真菌和細菌。研究人員設定,PETast不同於角質酶之處賦予其降解塑料的能力,於是添加氨基酸令其活性部位突變,使其更接近角質酶,卻意外生成一種新的酶,降解塑料的能力更勝於PETast。

《IFL Science》消息,這種酶能夠分解聚封苯二甲酸乙二醇(PET),而聚酯(PET)是從石油中提取的化學物質,廣泛應用在塑料瓶,塑料袋和食品包裝上。

研究相關結果發表於美國《國家科學院學報》月刊。大家知道,塑料製品一般需要幾十年到上百年的時間才能夠分解。在世界各地和海洋上堆積如山的塑料垃圾無法迅速再循環使用,給環境造成了災難。

英國普利茅斯生物醫學研究所負責人約翰·梅根教授表示,聚酯纖維給植物樹葉提供保護。科學家們認為,吃掉聚酯纖維的細菌以及有數百萬年的進化歷史了。塑料產品大量出現時最近幾十年的事情。此前很少有人預料到現今海洋如此嚴重的塑料污染問題,現在科學家們創作出這個奇蹟為解決塑料嚴重污染問題找到了方案,也可能徹底改變某些塑料回收過程,使構成塑料產品的某些物質可以重複有效地利用。約翰·梅根教授透露,這與目前用於生物洗滌劑和製造生物燃料的酶大致相同,他希望在未來幾年內開發一種工業上可以使用的技術,將PET等恢復到原始結構,然後再回收利用。對於科學家們來說,如何把這個實驗室中的發現投入實際使用中,以及如何給掌握這個大規模工業化使用這種酶的技術其實也是另外一個巨大挑戰,還需要一段時間的研究。

對減少環境污染有益

雖然這是科學家們一個意外的發現,雖然在工業化上,投入使用中發展中還存在不少障礙,但是無論如何在減少塑料污染危機中,在尋找科學辦法解決問題上,有科學的動力這對於人們共同生活的環境來說可是個非常好的消息。按照目前人們消費速度計算,人們每年持續製造3.11億噸塑料,而目前只用14%的塑料垃圾被回收。預計到2050年漂浮在海洋中垃圾袋數量會超過所有的魚群。目前,一些塑料瓶回收後大約80%用於紡織行業,因此塑料瓶中的聚酯和紡織行業中使用的聚酯面料、滌綸面料屬於同一種原料。

梅根教授指出,通過這些超強吃塑料袋酶可以加速溶解塑料,這樣也可以把聚酯再次製造成塑料,避免使用更多石油生產的塑料產品,也讓塑料能夠更快回收使用,從而加少對環境的污染。

但是無論如何英國和美國科學家們本次在實驗室中的這個意外發現或許能夠成為治療塑料污染的有效辦法,這也為人類社會消除塑料污染、控制濫用塑料帶來了希望。

世界塑料污染嚴重

大家知道當今世界上塑料污染非常嚴重,從印度的恆河,到英國的泰晤士河成千上萬噸的塑料垃圾被拋棄在自然中。根據最新統計,人類社會每年向海洋中拋棄800萬噸塑料垃圾,其中最大一塊漂浮在海上的塑料垃圾面積如同三個法國國土面積,這些漂浮在海洋上的垃圾被稱為第8大陸,主要集中在北太平洋和印度洋,其中在夏威夷和加利福尼亞之間形成的塑料垃圾大陸面積最大,大約有160萬平方公里。

美國船長查爾斯·摩爾Charles Moore船長在1997年首次發現了這個塑料垃圾大陸,他原本想抄近道從赤道無風帶經過,結果卻意外陷入一個從未被人發現過的“塑料垃圾地帶”。他回憶說,我目光所及之處全都是塑料。在一望無際的塑料垃圾中,他認出來的有塑料衣架、一個充氣的排球、卡車輪胎和幾十個塑料捕魚浮標。在航行中他天放眼望去,到處都漂浮著瓶蓋、包裝袋、碎片。摩爾他們用了一周時間才穿越了這片塑料垃圾帶。

因為塑料分解緩慢,對全球會有上千年的污染,也成為全球面臨的最嚴重的環境挑戰之一。雖然在塑料垃圾回收上現在有進展,但是只要極少的塑料垃圾被重新使用。因此人類社會需要迅速找到回收塑料的辦法,減少環境污染。

據估計,這裡的塑料垃圾10% 來自漁網,10% 是海上航行的貨船丟棄的;其餘80% 的塑料垃圾則來自陸地,它們通過排水管道等途徑進入海洋。

塑料威脅人的健康

科學家近期研究發現,95%的海燕胃中都有塑料。許多死亡的信天翁幼鳥體內常見瓶蓋、塑料打火機、塑料兒童玩具、梳子、牙刷等塑料垃圾。吞下這些塑料製品會導致鳥類食道或器官被畫破,從而造成它們窒息或者因、脫水而死。

研究人員發現當塑料垃圾進入海洋後,它們就會像海綿一樣不斷吸附重金屬和污染物。隨後,垃圾會被小魚誤食,再通過較大的魚、鳥類和海洋哺乳動物等,這一系列食物鏈的累加,會讓海洋垃圾的毒性不斷濃縮,最後,可能被端上人們的餐桌上。的確,塑料污染海洋,是魚類的殺手。近期生物學家從一條在蘇格蘭擱淺,死去的鯨魚腸胃胃裡取出了大量的沒有被消化的塑料袋,它們阻止鯨魚正常消化。魚類受到塑料袋污染,人們也是隨後的受害者。一位比利時毒品分析專家做的研究讓人瞠目結舌,人們食用的牡蠣含有大量塑料微粒,遲早會對人體產生危害。因此需要現在就採取措施,減少塑料污染。

 

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