科學(xué)家發(fā)現(xiàn)可以幫助降解PU塑料的微生物
來(lái)源：科技部網(wǎng)站
應(yīng)對(duì)塑料這個(gè)地球上最大的環(huán)境問(wèn)題之一，我們所需要的可能只是一個(gè)“很小”的答案。
近日，發(fā)表在Frontiers in Microbiology上的一項(xiàng)研究中，德國(guó)萊比錫Helmholtz環(huán)境研究中心（UFZ）鑒定出一種能夠降解聚氨酯（PU）中某些化學(xué)成分的細(xì)菌。
研究通訊作者、UFZ高級(jí)科學(xué)家Hermann J. Heipieper博士說(shuō)：“這種細(xì)菌可以將這些化合物作為碳、氮和能量的唯一來(lái)源。這一發(fā)現(xiàn)邁出了能循環(huán)使用難以回收PU產(chǎn)品的重要一步。”
聚氨酯是一種高分子化合物，它出現(xiàn)于20世紀(jì)30年代，經(jīng)過(guò)近八十年的技術(shù)發(fā)展，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于家居領(lǐng)域、建筑領(lǐng)域、日用品領(lǐng)域、交通領(lǐng)域和家電領(lǐng)域等。
不幸的是，聚氨酯很難回收利用或銷(xiāo)毀，因?yàn)榇蠖鄶?shù)這類(lèi)塑料都是熱固性聚合物，加熱時(shí)不會(huì)熔化。這些垃圾大部分最終進(jìn)入垃圾填埋場(chǎng)，而這種處理方式會(huì)釋放出許多有毒化學(xué)物質(zhì)，其中一些具有致癌性。
利用細(xì)菌和真菌等微生物來(lái)分解油基塑料是一個(gè)方興未艾的領(lǐng)域。然而，很少有研究像目前這篇論文一樣關(guān)注過(guò)聚氨酯的生物降解。
來(lái)自UFZ的研究團(tuán)隊(duì)成功從一個(gè)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(xì)菌，它有望破壞構(gòu)成聚氨酯塑料的一些化學(xué)鍵。
為了確定細(xì)菌降解這些塑料的途徑，研究人員對(duì)細(xì)菌進(jìn)行了基因組分析。他們對(duì)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(fā)現(xiàn)。他們還進(jìn)行了其他分析和實(shí)驗(yàn)，以了解這種細(xì)菌的功能。
研究合著者、Christian Eberlein博士說(shuō)：“這種特殊的菌株屬于一種因耐受毒性有機(jī)化合物以及其他壓力而聞名的細(xì)菌。這種特征也稱(chēng)為耐溶劑性，是極端微生物的一種形式。”
這項(xiàng)研究是歐盟一項(xiàng)名為P4SB（利用惡臭假單胞菌合成生物學(xué)將塑料垃圾變廢為寶）科學(xué)項(xiàng)目的一部分。該項(xiàng)目致力于尋找能夠?qū)⒂突芰限D(zhuǎn)化為可完全生物降解塑料的微生物。顧名思義，該項(xiàng)目專(zhuān)注于一種名為惡臭假單胞菌(Pseudomonas putida)的細(xì)菌。
除了聚氨酯之外，包括UFZ在內(nèi)的P4SB聯(lián)盟也在測(cè)試微生物對(duì)聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)塑料的降解效果，PET是廣泛用于塑料水瓶的塑料。
Heipieper說(shuō)：“未來(lái)對(duì)假單胞菌TDA1的研究的第一步將會(huì)是識(shí)別編碼能夠分解聚酯型聚氨酯中某些化合物細(xì)胞外酶的基因。細(xì)胞外酶，又稱(chēng)胞外酶，是一種分泌于細(xì)胞外的蛋白質(zhì)，可以引起生化反應(yīng)。”
然而，目前科學(xué)家們還沒(méi)有計(jì)劃利用合成生物學(xué)技術(shù)來(lái)改造這些酶或其他酶來(lái)促進(jìn)生物塑料的生產(chǎn)。比如，這可能涉及通過(guò)轉(zhuǎn)基因手段將細(xì)菌轉(zhuǎn)化為微型工廠，從而將油基化合物轉(zhuǎn)變?yōu)榭缮锝到獾幕衔铮瞥蓪?duì)環(huán)境友好的塑料。
Heipieper說(shuō)“在實(shí)現(xiàn)技術(shù)和商業(yè)上的飛躍之前，科學(xué)家們需要在更多類(lèi)似研究中收集本研究中的這些‘基礎(chǔ)知識(shí)’。不積跬步，無(wú)以至千里。”
