地球最大的其中一個(gè)問(wèn)題可能有著一個(gè)小小的答案。
德國(guó)研究人員在《微生物學(xué)前沿》(Frontiers in Microbiology)雜志上發(fā)表的報(bào)告稱，他們已經(jīng)識(shí)別并表征了一種能夠降解聚氨酯某些化學(xué)成分的細(xì)菌。
這篇新論文的合著者、德國(guó)萊比錫亥姆霍茲環(huán)境研究中心的資深科學(xué)家Hermann J. Heipieper博士說(shuō):“這種細(xì)菌可以利用這些化合物作為碳、氮和能量的來(lái)源。這一發(fā)現(xiàn)對(duì)于重復(fù)利用難以回收的PU產(chǎn)品來(lái)說(shuō)是非常重要的一步?！?
聚氨酯具有輕質(zhì)、絕緣和柔韌性的優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于冰箱、建筑、鞋類、家具以及許多其他應(yīng)用領(lǐng)域。在2015年，歐洲塑料產(chǎn)量中僅聚氨酯產(chǎn)品就有350萬(wàn)噸。
但不幸的是，由于大多數(shù)這類塑料是熱固性聚合物，加熱時(shí)不會(huì)熔化，所以對(duì)聚氨酯進(jìn)行回收或銷毀的難度很大，而且還需要花費(fèi)很多能源。這些垃圾最后大多數(shù)都會(huì)被填埋，在填埋場(chǎng)釋放出許多有毒化學(xué)物質(zhì)，其中一些化學(xué)物質(zhì)還會(huì)致癌。
利用細(xì)菌和真菌等微生物來(lái)分解油基塑料是一個(gè)熱門(mén)研究領(lǐng)域，然而，像目前這篇研究論文一樣涉及到聚氨酯生物降解的卻很少。
這個(gè)來(lái)自德國(guó)的研究小組成功地從一個(gè)富含脆性塑料垃圾的地方分離出了一種名為假單胞菌sp. TDA1的細(xì)菌，這種細(xì)菌有望可以破壞構(gòu)成聚氨酯塑料的一些化學(xué)鍵。
為了確定細(xì)菌降解這些塑料的原理途徑，研究人員對(duì)細(xì)菌進(jìn)行了基因組分析。對(duì)于幫助微生物代謝塑料中的某些化合物以獲取能量的因素，研究人員已經(jīng)有了初步的發(fā)現(xiàn)，他們還進(jìn)行了其他分析和實(shí)驗(yàn)來(lái)了解這種細(xì)菌的能力。
亥姆霍茲環(huán)境研究中心的克里斯蒂安·埃伯萊因(Christian Eberlein)博士是這篇論文的作者之一，他負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)和監(jiān)督這項(xiàng)工作，據(jù)他介紹，這種特殊的菌株是一種耐受有毒有機(jī)化合物以及其他壓力形式的細(xì)菌。
他說(shuō)：“這種特性也被稱為耐溶劑性，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(From Plastic waste to Plastic value using Pseudomonas putida Synthetic Biology，利用假單胞菌合成生物學(xué)將塑料垃圾轉(zhuǎn)變?yōu)樗芰蟽r(jià)值)的科學(xué)計(jì)劃的一部分，該計(jì)劃試圖找到有用的微生物，將油基塑料轉(zhuǎn)化為完全可生物降解的塑料。正如它的名字所暗示的那樣，這個(gè)項(xiàng)目的重點(diǎn)是一種被稱為惡臭假單胞菌(Pseudomonas putida)的細(xì)菌。
除了聚氨酯之外，包括亥姆霍茲環(huán)境研究中心在內(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，也就是廣泛用在塑料水瓶上的塑料。
Heipieper說(shuō)，未來(lái)對(duì)假單胞菌sp. TDA1研究的第一步將會(huì)是識(shí)別細(xì)胞外酶的編碼基因，這些細(xì)胞外酶也叫胞外酶，是一種分泌于細(xì)胞外的蛋白質(zhì)，可以引起生化反應(yīng)，分解聚酯基聚氨酯中的某些化合物。
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)制造這些酶或者其他酶來(lái)促進(jìn)生物塑料的生產(chǎn)。舉個(gè)例子，這樣做可能會(huì)涉及到將細(xì)菌基因改造成小型工廠，從而將油基化合物轉(zhuǎn)化為可生物降解的化合物，制成環(huán)境友好塑料。
Heipieper說(shuō)，在科學(xué)家實(shí)現(xiàn)技術(shù)和商業(yè)上的飛躍之前，科學(xué)家需要在更多類似研究中收集這些“基礎(chǔ)知識(shí)”。一次走一小步。
