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科学家合成超级酶可快速分解塑料?

发表在《美国国家科学院院刊》上的一篇论文《塑料解聚双酶体系的表征与工程研究》显示,科学家将两种细菌产生的酶通过基因工程手段链接在一起,使得这种双酶混合体具有超强的分解塑料的能量。

发表在《美国国家科学院院刊》上的一篇论文《塑料解聚双酶体系的表征与工程研究》显示,科学家将两种细菌产生的酶通过基因工程手段链接在一起,使得这种双酶混合体具有超强的分解塑料的能量。

科学家合成超级酶可快速分解塑料?

其分解速度是单酶分解速度的六倍,未来将这种混合酶应用于商业,不仅能够解决地球环境污染的问题,而且塑料能够真正做到无限的循环使用,可以说价值不可估量。

下面我们就了解下这项不可思议的研究。

塑料这种材料可以说是人类非常伟大的发明。你想想,要是没有塑料,你所见到的很多东西都没有办法制造出来;

科学家合成超级酶可快速分解塑料?

因为没有任何一种材料能像塑料这样便宜、强度高、可塑性强、耐腐蚀、抗酸、抗任何有机溶剂的溶解;

但是正是塑料的这种特性,它很难被自然分解,就一个小小的吸管,用起来也就是3到5分钟的事,但是它要被大自然分解至少需要500年。

而且有些形式的塑料分解起来更加困难,上千年、上万年地球都难以将其消化。

可是人类的生产生活又离不开塑料,并且使用的相当广泛,基本上每一个人每天都会产生塑料垃圾。

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每一年仅我国就要成生产数千万吨的塑料,其中将近有数百万吨流入大自然,包括野外、各大陆地水域、以及海洋,其他大部分只能通过掩埋的方式处理,而回收重复利用的只是一小部分。

所以长此以往,未来的地球就会变成一个塑料球,表面都是塑料,严重破坏自然环境。

在回收重复使用的塑料中,有一种叫PET,基本上你每天都会用到这种塑料,因为它是食品外包装、盛食品的塑料、塑料瓶的材料。

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你现在可以拿个塑料瓶看下,它的底部有一个循环的三角形,里面写个数字1,就代表着这种塑料是PET,可以回收充分利用。

数字越大,说明这种塑料对人体的伤害也就越大,从1到7分别代表了不同的塑料,它们都有不同的用途。

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PET一般被回收以后,并不能再次被做成食品所使用的高端塑料制品,因为人类没办法将这种高分子聚合物的材料再次分解成它们的单体化学成分。

它们被回收以后,只能通过热溶解做成一些次级产品,例如衣服(合成纤维,也叫涤纶、的确良)、地毯等等。

而要想再次制作食品所使用的高端塑料制品,就需要从原油中再次提炼原材料。所以说这样的回收并不是我们想象的彻底的回收再利用。

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要找到解决的办法,我们就需要找到能够分解PET塑料的办法,使得它们回到最初的单体化学形态,再次被人类制成高端塑料。

这样不仅能解决资源浪费、依赖的问题,也能够解决环境污染的问题。

2018年的时候科学家就在日本的一家塑料再加工厂中无意发现了一种细菌叫sakaiensis,这种细菌竟然可以以塑料为食,通过自身产生的一种酶(PETase)来分解聚乙烯对苯二甲酸脂(PET)获得能量,供自己生存。

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由于塑料制品是伴随着人类工业出现的,也就是40年左右的时间,所以科学家认为这种细菌出现的分解塑料的能力也是在近几十年通过基因突变产生的。

我们不得不佩服大自然的神奇能力,人类都无法分解的塑料,竟然被一个小小的细菌攻克,如果能将这种细菌进行大量的培养让其生产更多PETase;

那么未来我们将可以认为分解塑料,为大自然减轻负担,并且分裂成的单个化学构建可以在被被制造成高端塑料,做到真正的重复使用。

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随后科学家使用了X射线衍射仪对这种酶的三维结构进行的观察,这种仪器能够产生强大的光源,能量比太阳光高100亿倍,波长非常短,甚至能够观察到单个原子。

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上图就是PETase的三维结构,这个发现当时被广泛的报道,认为科学家无意中找到了拯救地球的办法。

现在看来事实正如报道中的那样,这项研究又有了新的进展,科学家对这种细菌进行了基因改造使得这种细菌产生了一种比PETase分裂塑料速度快3倍的MHETase酶。

PETase这种酶能够快速的分解PET塑料的表面,而MHETase酶具有快速切割塑料,将它们分裂成小块的能力。

研究人员就想尝试如果将这种酶在分子层面上链接起来呢?会发生什么?

通过对它们进行改造,就制造出了下图的样子。

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这种酶快乐的手拉手被研究人员连接在了一起,跟猜想的完全一样,一个分解表面,一个快速的切割,使得制造出来的这种新型超级酶分解塑料的能力翻了一番。

这种超级酶不仅具有了快速分解PET的能力,还具有了分解PEF( 高压聚乙烯)的能力,但效果远没有分裂PET来的好。

目前还不能分解其他类型的塑料。

虽然目前只能很好的分解PET,但是这项发现进展也为我们未来解决塑料困扰提供了很大帮助,毕竟PET在塑料制品中的使用可是相当的广泛和频繁。

其实每一个人每天产生的塑料垃圾中大多还是PET。

该研究团队正在进行下一步研究,如何将其用于商业用途。主要的问题是,如何快速的制造出这种超级酶,毕竟塑料的生成的速度那是非常快,如果分解酶没办法大量生产,那么也无法解决人类的困扰。

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