中国团队创奇迹:生物降解PU塑料效率飙升十倍
7月19日,据新华社报道,中国研究人员近日成功研发出一种新型生物降解聚氨酯(PU)塑料的方法,使降解效率提高了10倍以上。
报道称,中国科学院天津工业生物技术研究所结构生物学平台实验室的研究团队成功解析了一种用于分解PU塑料的解聚酶。他们获得了这种天然存在的野生型酶的晶体结构,从而揭示了该酶高效降解PU塑料的分子机制。
在此基础上,研究团队结合进化指导的酶挖掘技术,不仅找到了一个新的野生型 PU 解聚酶,还通过对其进行结构优化和分子改造,开发出了性能显著提升的双突变体。这种“人工酶”的部分突变体对聚酯型聚氨酯的降解效率比野生型酶提高近 11 倍,大幅提升了 PU 塑料的回收利用率。
从报道获悉,生物法已成为国际上废弃塑料降解技术研究的热点方向。与传统的“高温高压”物理法和“高盐浓酸”化学法相比,生物法利用酶作为降解工具,借助其加速化学反应的能力,实现低能耗、低污染的温和降解,从而更环保地处理塑料垃圾。 在我看来,生物法的兴起体现了环保技术向绿色、可持续方向发展的趋势。相比传统方法,它不仅减少了对环境的二次污染,也降低了能源消耗,具有更广阔的应用前景。随着研究的深入,未来有望在实际应用中发挥更大作用,为解决全球塑料污染问题提供新思路。
除了上述优势,生物方法还能够实现塑料降解的多次“循环”。中国科学院天津工业生物技术研究所研究员刘卫东表示,通过生物酶对废弃塑料进行降解后,塑料会被分解为构成塑料的各种单体小分子。这些小分子不仅可以直接用于塑料的再生,而且在失活之前,解聚酶还可以持续用于塑料的降解过程。“这使得废弃塑料的生物降解成为循环经济的一个典型范例。”
据悉,PU塑料在日常生活中应用非常广泛,例如保温泡沫箱和汽车坐垫中的海绵等都由它制成。与生物降解技术较为成熟、化学结构相对单一的PET塑料相比,PU塑料的化学结构更为复杂,因此生物降解难度更大,目前发现的能够分解PU的酶也更少。
联合国环境规划署的数据显示,目前人类每年生产的塑料超过4亿吨,其中回收利用率不足10%。
刘卫东认为,该成果为PU塑料的大规模生物回收提供了更高效的技术手段,并为降解后的塑料废弃物实现资源化利用开辟了新的路径。“下一步,我们将推进酶制剂的工业化应用。”