2019年5月，一組探險隊在馬裡亞納海溝潛水至10927米。他們在打破了深潛最深記錄的同時，也在海溝的底部發現了一個塑料垃圾。
由於人類的過度使用，如今地表和海洋中已經堆積了約80億噸塑料垃圾，「白色汙染」已經成為全人類需要共同面對的難題。
DOI：10.1021 / jacs.9b02549
但是塑料製品已然成為人們生活中不可或缺的物品。探究如何以最低的成本生產出可降解的環保的塑料才是長遠之計。
塑料危機
塑料的發明使20世紀的生活發生了革命性的變化。
它結實耐久、用途多樣、清潔衛生，這樣的材料在自然界中幾乎不存在。如果沒有塑料，我們永遠也造不出唱片、膠帶、電影膠片等等，自然也就無法錄製音樂、拍攝電影，也無法發展現代醫學。汽車零部件、輕型飛機材料、衛星和太空飛船等也都依賴於塑料，環球旅行和太空探索方才成為可能，更不用提計算機、手機和各式各樣的網絡技術了。
假如沒有塑料，我們的生活將舉步維艱
傳統的塑料生產方法或許是當前常態，但並不理想。用化石燃料生產單分子物質既耗費能源、又汙染環境，因為靠熱能驅動化學反應速度慢、耗能大、效率低，因此我們必須另尋出路，尋求更好的解決之道。
「大熱」的生物塑料
聚乳酸（PLA）等生物塑料如今是許多人重點關注的發展領域，比如用土豆製成的一次性餐具、用玉米製成的塑料瓶、用食物殘渣製成的垃圾袋等等。
雖然聽上去像是個理想的解決方案，但事實遠沒有這麼簡單。
首先，生物塑料並沒有聽上去那麼容易降解，一般需要經過工業處理。不僅如此，生產生物塑料也需要耗費大量能量，收割農作物、加工原材料等步驟排放的二氧化碳甚至比傳統塑料還要多。
國外研究人員最近考察了用各類材料生產塑料瓶產生的環境影響，包括用玉米和可回收聚酯等等，結果發現，生物塑料的表現並不盡如人意。
考慮到化肥費用、運輸和收割成本，以生物材料製成的塑料效益是最差的，而表現最好的反而是用原油生產的塑料。
生產生物塑料所耗費的水和化肥會對河流和河口造成汙染，導致水體富營養化，此外，如果不慎將生物垃圾扔進了可回收垃圾中，這些物質就會汙染整個回收鏈，降低回收塑料的品質。
用二氧化碳製造塑料
除了生物塑料之外，還有另一種替代方案：用二氧化碳製造塑料。科學家在該領域已經努力了十餘年，如今終於看到了希望的曙光。
科學家指出，與其用化石燃料作為塑料的原材料，我們不如反其道而行之，通過一些化學技巧，用廢棄的二氧化碳來製造塑料，這將使整個石化行業發生革命性的變化。
Prashant Nagpal 圖片來源：科羅拉多大學
早在2013年，化學與生物工程系助理教授Prashant Nagpal與同事開始探索納米量子點的廣泛潛力。納米量子點是一種微小的半導體，類似於電視機中使用的半導體。量子點可以注入細胞，並被設計用來附著和自組裝所需的酶，然後根據指令使用特定波長的光激活一些酶。
研究人員想知道量子點是否可以作為一個「火種「，「點燃」微生物細胞內的特定酶，這些酶能夠轉化空氣中的二氧化碳和氮。然而由於缺乏光合作用，轉化往往無法自然發生。
為了填補了這一缺失，研究人員將專門定製的量子點滲透到土壤中常見微生物種類的細胞中。
現在，即使是少量的間接陽光照射也會激活微生物對二氧化碳的「食慾」，而不需要任何需要提供能量來完成的生物化學轉化過程。
Nagpal說:「每個微生物細胞都有數以百萬計產量。我們的研究表明，這些化學物質的產量可能比它們的自然產量高出近200%。」
研究人員設想，在未來讓家庭和企業將二氧化碳排放直接輸送到附近的蓄水池，在那裡微生物將它們轉化為生物塑料。所有者們將能夠以小額利潤出售最終產品，同時基本上抵消他們自己的碳足跡（即碳耗量）。
Nagpal表示:「即使利潤率很低，而且單純從成本上看，它無法與石化產品競爭，但這樣做仍有社會效益。如果我們能夠改造當地小部分溝渠池塘，就會對城鎮的碳排放產生相當大的影響。」