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科学家创造新型速效酶 可在24小时内降解塑料制品

2022-04-29 18:43:48  来源:cnBeta.COM

十多年来,科学家们一直在探索酶的潜力,以帮助塑料回收,但在过去六年左右的时间里,取得了一些重大进展。2016年,日本的研究人员发现了一种细菌,该细菌利用酶在几周内就能分解PET塑料。这些酶的一个工程版本,被称为PET酶,进一步提高了性能,在2020年,科学家开发了一个更强大的版本,以六倍的速度分解PET塑料。

得克萨斯大学的一个团队着手解决迄今为止这些酶的一些不足之处。根据这些科学家的说法,该技术的应用由于无法在低温和不同的pH值范围内很好地发挥作用而受到阻碍,缺乏直接处理未经处理的塑料废物的有效性,以及反应速度缓慢。

为了解决这些问题,该团队开发了一个机器学习模型,可以预测PET酶中的哪些突变会赋予它这些能力。这涉及到密切研究一系列PET塑料产品,包括容器、水瓶和织物,然后使用该模型设计和制造一种被称为FAST-PET酶(功能性、活性、稳定和耐受性PET酶)的新的和改进的酶。

事实证明,这种新创造的酶在30至50°C的温度和一系列pH值条件下分解PET塑料的能力非常出色。它能够在一周内几乎完全降解51种不同的未经处理的PET产品,在一些实验中,仅在24小时内就能分解塑料。科学家们还展示了一个闭环的PET回收过程,其中FAST-PET酶被用来分解塑料,然后回收的单体被用来对材料进行化学重组。

研究报告作者Hal Alper说:“当考虑环境清理应用时,你需要一种能在环境中工作的酶,在环境温度下工作。这一要求是我们的技术在未来具有巨大优势的地方。”

由于能够在低温下快速分解消费后的塑料垃圾,研究人员认为他们已经找到了一种便携、可负担得起并能在工业规模上采用的技术。他们已经为这项技术申请了专利,并希望看到它在垃圾填埋场和受污染地区投入使用。

Alper说:“各行业利用这一领先的回收过程的可能性是无穷的。除了明显的废物管理行业外,这也为每个行业的企业提供了在回收其产品方面发挥主导作用的机会。通过这些更可持续的酶制剂方法,我们可以开始设想一个真正的循环塑料经济。”

这项研究发表在《自然》杂志上。

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