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【工业之美】解决白色污染的新途径:“吃”塑料的虫子

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【工业之美】解决白色污染的新途径:“吃”塑料的虫子

近年来,国内外研究人员发现了多种“吃”塑料的虫子和微生物,为解决白色污染问题提供了新思路。

图片来源:视觉中国

使用聚苯乙烯制成的塑料产品,其物理和化学结构稳定,在自然环境中难以降解,人们至今没有找到处理这种白色污染的好办法。权威的调查已经表明,聚苯乙烯在土壤、污泥、腐烂垃圾或粪肥微生物群落里,四个月内的降解程度仅为0.01%-3%。

面对白色污染这项世界环境难题,近年来,研究人员开始接连发现多种“吃”塑料的虫子,它们为解决白色污染问题提供了新思路。

10只蜡蠕虫在30分钟内的降解效果。图片来源César Hernández/CSIC

最近,西班牙坎塔布里亚生物医学与生物技术研究所(CSIC)研究员费代丽卡·伯特科希尼(Federica Bertocchini)在消灭寄生于蜂巢的害虫时偶然发现,蜂巢中的蜡蠕虫不仅能够消化蜂蜡,还能够“吃”塑料。

在与剑桥大学生物化学家保罗·班贝利(Paolo Bombelli)和克里斯托弗·豪(Christopher Howe)一同进行的验证试验中,他们将100只蜡蠕虫放在一个超市塑料袋内。40分钟后,塑料袋就开始出现小洞。12小时后,塑料袋的重量减少了92mg。

试验中使用的英国超市用普通塑料袋和正在“吃”塑料袋的蜡蠕虫。图片来源:Paolo Bombelli

据美国世界科技研究新闻资讯网报道,研究人员发现,与此前的生物降解研究相比,蜡蠕虫对塑料袋的降解速度非常快。此前,使用细菌进行生物降解的速度不过每天0.13mg。

光谱分析结果表明,蜡蠕虫在“吃”塑料的同时,也破坏了塑料——即聚乙烯的高分子链,并将其转化成了便于处理的乙二醇。

为了验证蜡蠕虫“吃”塑料不仅仅是一种咀嚼行为,研究人员还将蜡蠕虫捣碎放置在塑料袋上,也得到了类似的结果。

“我认为有一种酶在参与降解反应。”克里斯托弗在接受《纽约时报》采访时表示,“这种酶可能来自蜡蠕虫自身或者来自其肠道内的共生细菌。”下一步,研究人员会试图将这种酶分离出来。

“如果是单一酶在发生化学反应,那么通过生物途径来实践大量繁殖将是可行的。”保罗表示,“这一发现将帮助我们解决垃圾填埋场和海洋中堆积的塑料制品。”

在过去很长一段时间,科学家们一直在寻找可以生物降解塑料的办法。

日本京都工艺纤维大学(Kyoto Institute of Technology)科学家小田耕平(Kohei Oda)的课题组,曾在《科学》杂志上发表论文称,他们发现一种革兰氏阴性的β-变形菌Ideonella sakaiensis,这种微生物能够分泌被称为PET降解酶(PETase)的蛋白质,并将PET降解后的产物运入体内进一步“消化”,最终转化为自身可以消化吸收的乙二醇和对苯二甲酸。不过在小田耕平的实验中,其降解速度并不理想。

粘附在PET薄膜上的Ideonella sakaiensis会分泌出PET降解酶(PETase)将这些大分子聚合物降解为MHET单体,这些化合物会被转运到细菌内部,并进一步分解为对苯二甲酸和乙二醇。最终分解产物不仅是微生物的养料,对人人类来说,也方便处理。

果壳网也曾介绍过一项吴Wei-Min进行的研究,他是斯坦福大学土木与环境工程系高级研究工程师。

一种名为面包虫的蠕虫(也就是拟步甲的幼虫形态),能以聚苯乙烯泡沫塑料或其他形式的聚苯乙烯为食。这篇发表在《环境科学和技术》上的论文,首次提供了细菌在动物肠道中降解塑料的详细证据。

论文数据显示,在实验过程中,100条面包虫每天吃掉34-39mg聚苯乙烯泡沫塑料——大约是一片小药丸的重量,并将约一半的塑料转变为二氧化碳。“在24小时内,他们把大部分剩余塑料以可生物降解碎片排出(外形类似微型兔子屎)。”吴同时表示,排泄物看来可以安全地作为种植土使用。

此外,北京航空航天大学杨军教授研究组等人也在进行类似的研究。杨军教授研究组2015在《环境科学与技术》(Environmental Science & Technology)杂志上发表的研究论文证明了黄粉虫(面包虫)的幼虫可降解聚苯乙烯这类最难降解的塑料。研究结果表明研究显示,以聚苯乙烯泡沫塑料作为唯一食源,黄粉虫幼虫可存活1个月以上。

尽管塑料降解的研究取得了新进展,但是如杨军教授此前通过媒体呼吁的那样,少用或者禁用一次性的塑料产品,多使用可以重复利用的产品,才是对环境和未来负责的态度。

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【工业之美】解决白色污染的新途径:“吃”塑料的虫子

近年来,国内外研究人员发现了多种“吃”塑料的虫子和微生物,为解决白色污染问题提供了新思路。

图片来源:视觉中国

使用聚苯乙烯制成的塑料产品,其物理和化学结构稳定,在自然环境中难以降解,人们至今没有找到处理这种白色污染的好办法。权威的调查已经表明,聚苯乙烯在土壤、污泥、腐烂垃圾或粪肥微生物群落里,四个月内的降解程度仅为0.01%-3%。

面对白色污染这项世界环境难题,近年来,研究人员开始接连发现多种“吃”塑料的虫子,它们为解决白色污染问题提供了新思路。

10只蜡蠕虫在30分钟内的降解效果。图片来源César Hernández/CSIC

最近,西班牙坎塔布里亚生物医学与生物技术研究所(CSIC)研究员费代丽卡·伯特科希尼(Federica Bertocchini)在消灭寄生于蜂巢的害虫时偶然发现,蜂巢中的蜡蠕虫不仅能够消化蜂蜡,还能够“吃”塑料。

在与剑桥大学生物化学家保罗·班贝利(Paolo Bombelli)和克里斯托弗·豪(Christopher Howe)一同进行的验证试验中,他们将100只蜡蠕虫放在一个超市塑料袋内。40分钟后,塑料袋就开始出现小洞。12小时后,塑料袋的重量减少了92mg。

试验中使用的英国超市用普通塑料袋和正在“吃”塑料袋的蜡蠕虫。图片来源:Paolo Bombelli

据美国世界科技研究新闻资讯网报道,研究人员发现,与此前的生物降解研究相比,蜡蠕虫对塑料袋的降解速度非常快。此前,使用细菌进行生物降解的速度不过每天0.13mg。

光谱分析结果表明,蜡蠕虫在“吃”塑料的同时,也破坏了塑料——即聚乙烯的高分子链,并将其转化成了便于处理的乙二醇。

为了验证蜡蠕虫“吃”塑料不仅仅是一种咀嚼行为,研究人员还将蜡蠕虫捣碎放置在塑料袋上,也得到了类似的结果。

“我认为有一种酶在参与降解反应。”克里斯托弗在接受《纽约时报》采访时表示,“这种酶可能来自蜡蠕虫自身或者来自其肠道内的共生细菌。”下一步,研究人员会试图将这种酶分离出来。

“如果是单一酶在发生化学反应,那么通过生物途径来实践大量繁殖将是可行的。”保罗表示,“这一发现将帮助我们解决垃圾填埋场和海洋中堆积的塑料制品。”

在过去很长一段时间,科学家们一直在寻找可以生物降解塑料的办法。

日本京都工艺纤维大学(Kyoto Institute of Technology)科学家小田耕平(Kohei Oda)的课题组,曾在《科学》杂志上发表论文称,他们发现一种革兰氏阴性的β-变形菌Ideonella sakaiensis,这种微生物能够分泌被称为PET降解酶(PETase)的蛋白质,并将PET降解后的产物运入体内进一步“消化”,最终转化为自身可以消化吸收的乙二醇和对苯二甲酸。不过在小田耕平的实验中,其降解速度并不理想。

粘附在PET薄膜上的Ideonella sakaiensis会分泌出PET降解酶(PETase)将这些大分子聚合物降解为MHET单体,这些化合物会被转运到细菌内部,并进一步分解为对苯二甲酸和乙二醇。最终分解产物不仅是微生物的养料,对人人类来说,也方便处理。

果壳网也曾介绍过一项吴Wei-Min进行的研究,他是斯坦福大学土木与环境工程系高级研究工程师。

一种名为面包虫的蠕虫(也就是拟步甲的幼虫形态),能以聚苯乙烯泡沫塑料或其他形式的聚苯乙烯为食。这篇发表在《环境科学和技术》上的论文,首次提供了细菌在动物肠道中降解塑料的详细证据。

论文数据显示,在实验过程中,100条面包虫每天吃掉34-39mg聚苯乙烯泡沫塑料——大约是一片小药丸的重量,并将约一半的塑料转变为二氧化碳。“在24小时内,他们把大部分剩余塑料以可生物降解碎片排出(外形类似微型兔子屎)。”吴同时表示,排泄物看来可以安全地作为种植土使用。

此外,北京航空航天大学杨军教授研究组等人也在进行类似的研究。杨军教授研究组2015在《环境科学与技术》(Environmental Science & Technology)杂志上发表的研究论文证明了黄粉虫(面包虫)的幼虫可降解聚苯乙烯这类最难降解的塑料。研究结果表明研究显示,以聚苯乙烯泡沫塑料作为唯一食源,黄粉虫幼虫可存活1个月以上。

尽管塑料降解的研究取得了新进展,但是如杨军教授此前通过媒体呼吁的那样,少用或者禁用一次性的塑料产品,多使用可以重复利用的产品,才是对环境和未来负责的态度。

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