科學家發現可以幫助降解PU塑料的微生物

2020-10-03 全塑聯塑料產業平臺

應對塑料這個地球上最大的環境問題之一，我們所需要的可能只是一個「很小」的答案。

近日，發表在Frontiers in Microbiology上的一項研究中，德國萊比錫Helmholtz環境研究中心（UFZ）鑑定出一種能夠降解聚氨酯（PU）中某些化學成分的細菌。

研究通訊作者、UFZ高級科學家Hermann J. Heipieper博士說：「這種細菌可以將這些化合物作為碳、氮和能量的唯一來源。這一發現邁出了能循環使用難以回收PU產品的重要一步。」

聚氨酯是一種高分子化合物，它出現於20世紀30年代，經過近八十年的技術發展，已經廣泛應用於家居領域、建築領域、日用品領域、交通領域和家電領域等。

不幸的是，聚氨酯很難回收利用或銷毀，因為大多數這類塑料都是熱固性聚合物，加熱時不會熔化。這些垃圾大部分最終進入垃圾填埋場，而這種處理方式會釋放出許多有毒化學物質，其中一些具有致癌性。

利用細菌和真菌等微生物來分解油基塑料是一個方興未艾的領域。然而，很少有研究像目前這篇論文一樣關注過聚氨酯的生物降解。

來自UFZ的研究團隊成功從一個富含脆性塑料垃圾的地方分離出一種名為假單胞菌（sp.TDA1）的細菌，它有望破壞構成聚氨酯塑料的一些化學鍵。

為了確定細菌降解這些塑料的途徑，研究人員對細菌進行了基因組分析。他們對幫助微生物在塑料中代謝某些化合物以獲取能量的因素有了初步發現。他們還進行了其他分析和實驗，以了解這種細菌的功能。

研究合著者、Christian Eberlein博士說：「這種特殊的菌株屬於一種因耐受毒性有機化合物以及其他壓力而聞名的細菌。這種特徵也稱為耐溶劑性，是極端微生物的一種形式。」

這項研究是歐盟一項名為P4SB（利用惡臭假單胞菌合成生物學將塑料垃圾變廢為寶）科學項目的一部分。該項目致力於尋找能夠將油基塑料轉化為可完全生物降解塑料的微生物。顧名思義，該項目專注於一種名為惡臭假單胞菌(Pseudomonas putida)的細菌。

除了聚氨酯之外，包括UFZ在內的P4SB聯盟也在測試微生物對聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)塑料的降解效果，PET是廣泛用於塑料水瓶的塑料。

Heipieper說：「未來對假單胞菌TDA1的研究的第一步將會是識別編碼能夠分解聚酯型聚氨酯中某些化合物細胞外酶的基因。細胞外酶，又稱胞外酶，是一種分泌於細胞外的蛋白質，可以引起生化反應。」

然而，目前科學家們還沒有計劃利用合成生物學技術來改造這些酶或其他酶來促進生物塑料的生產。比如，這可能涉及通過轉基因手段將細菌轉化為微型工廠，從而將油基化合物轉變為可生物降解的化合物，製成對環境友好的塑料。

Heipieper說「在實現技術和商業上的飛躍之前，科學家們需要在更多類似研究中收集本研究中的這些『基礎知識』。不積跬步，無以至千裡。」


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