改良細菌 能快速吞噬塑膠 改善土地、水源環境 創新酵素 成塑膠汙染救星

編譯/韋士塔  |2022.05.07
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變種酵素FAST-PETase,可快速分解塑膠。圖/網路
科學家持續研發回收塑膠的新方式。圖/法新社
塑膠廢棄物對環境造成嚴重傷害。 圖/美聯社

編譯/韋士塔

塑膠汙染已成為全球重視的議題,許多科學家持續研究各種製造、回收以及分解塑膠製品的新技術,希望減少塑膠廢棄物,避免地球環境遭到長期破壞。近來,美國的研究人員發表一種特殊酵素,能在幾個小時內分解塑膠廢棄物,甚至能用來清理被塑膠汙染的地區。

德州大學奧斯汀分校(University of Texas at Austin)的化學工程師歐佩爾(Hal Alper)指出,塑膠製品在自然環境中,可能需要數十甚至數百年才能分解,但他們研發的FAST-PETase酵素,能在一周內讓聚對苯二甲酸乙二酯(PET)塑膠製品分解,有些甚至只需24小時。

PET被廣泛用於許多消費產品包裝,包括紡織品、寶特瓶。據統計,PET製品占全球所有廢棄物約一成左右,更令人擔憂的是,全球只有不到一成的塑膠製品被回收,其餘的通常被送往掩埋場或燃燒銷毀,或者被棄置在自然環境裡,持續汙染空氣、土地、河川以及海洋,對生態與人類健康造成嚴重威脅。

早在2016年,一群科學家就發現一種能吞噬塑膠的細菌,並把這種細菌加以改良,生成可以分解PET的酵素,稱為PETase。歐佩爾的研究團隊指出,他們以這種酵素為基礎,進一步運用合成生物學、化學工程技術與人工智慧(AI)輔助,讓PETase產生突變,加快其分解塑膠的速度,並把這種變種酵素稱為FAST-PETase。歐佩爾解釋,FAST是功能性(functional)、活性(active)、穩定(stable)以及耐受性(tolerant)的縮寫。

除了加速分解,被FAST-PETase分解的塑膠,也能透過化學過程重新組合,再次製造新的產品。此外,研究團隊已對50多種塑膠容器、聚酯纖維及PE織物以及寶特瓶進行測試,發現其分解速度均可加快,且所處的環境溫度低於50℃,在一般環境下即可發揮功能。

歐佩爾表示,要把這種酵素應用於清理環境,若能夠在平常的環境溫度工作,將可大幅節省成本,這是這種酵素的巨大優勢。

研究團隊的生物化學家艾靈頓(Andrew Ellington)表示:「FAST-PETase酵素,展現不同學科整合之後的力量。」

研究團隊已把這項成果發表在《自然》(Nature)期刊,參與研究的歐佩爾表示:「我們使用一種特殊的酵素變體,能大幅減少分解塑膠材料所需的時間。這種創新的技術,能為塑膠汙染問題帶來新的解決方案。」

歐佩爾指出,與過去的技術相比,他們創造的新酵素相對便宜、方便攜帶,且非常容易擴大採用。這項技術將為許多產業帶來各種可能性,除了廢棄物處理業者,各行各業的公司也能對塑膠製品進行分解與回收,有助緩解當前最緊急的環境問題,消除堆積在垃圾掩埋場並持續汙染土地、水源的數十億噸塑膠垃圾。

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