可解決塑膠垃圾問題的酵素,分解PET瓶僅需一周

 

刊登日期:2022/7/13
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廢塑膠造成的環境污染是全球面臨的主要課題之一。由於幾乎所有的塑膠都不具生物降解性,因此長期停留在環境中而無法分解,且持續污染海洋等生態系。雖然回收再利用對於解決塑膠垃圾問題是一項有用的方式,但全球僅有不到10%的塑膠料得以回收再利用。而美國德州大學奧斯汀分校(The University of Texas at Austin)開發了一項可望解決塑膠垃圾問題的創新方法,係以天然的塑膠分解酵素為基材,製作出僅需數小時~數天即可將塑膠予以分解之酵素。

此次的研究對象為聚對苯二甲酸乙二酯(PET),PET廣泛應用於各種製品,據說佔了全球固體廢棄物的12%。理論上,PET可以藉由酵素分解與再合成轉換成其他製品,但PET分解酵素易受pH或溫度變化的影響,反應速度慢,因此其應用一直未有進展。
此次研究團隊利用機器學習模型,預測在自然界細菌產生的PET分解酵素「PETase」中,哪種酵素在哪裡形成突變,將可促使其在低溫下快速分解PET,藉此製作出新的酵素變種。而此酵素可以在30~50℃以下的溫度將PET快速分解成單體,並依據條件不同,亦可在24小時左右完全分解成單體。

新酵素被命名為「FAST-PETase(functional, active, stable and tolerant PETase)」。研究團隊將「FAST-PETase」與51種塑膠容器進行作用後,確認1週可達到接近完全分解。另應用於市售飲用水PET瓶時,未經處理之PET瓶的非結晶化聚對苯二甲酸乙二酯(A-PET)部分在熱處理後可在50℃分解。
此外,經實證確認利用「FAST-PETase」生成的單體能透過再聚合合成新的PET,藉此將可實現完全封閉式循環(Closed Loop)的回收再利用過程。
今後研究團隊計劃擴大酵素生產規模,以因應在產業或環境用途的應用。除了利用於廢塑膠掩埋場或大量產生廢棄物的產業之外,亦可望適用於環境修復等用途。


資料來源: https://engineer.fabcross.jp/archeive/220613_plastic-eating-enzyme.html
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