科學家創造新型速效酶 可在24小時內降解塑料制品

十多年來，科學家們一直在探索酶的潛力，以幫助塑料回收，但在過去六年左右的時間里，取得了一些重大進展。2016年，日本的研究人員發現了一種細菌，該細菌利用酶在幾周內就能分解PET塑料。這些酶的一個工程版本，被稱為PET酶，進一步提高了性能，在2020年，科學家開發了一個更強大的版本，以六倍的速度分解PET塑料。

得克薩斯大學的一個團隊著手解決迄今為止這些酶的一些不足之處。根據這些科學家的說法，該技術的應用由于無法在低溫和不同的pH值范圍內很好地發揮作用而受到阻礙，缺乏直接處理未經處理的塑料廢物的有效性，以及反應速度緩慢。

為了解決這些問題，該團隊開發了一個機器學習模型，可以預測PET酶中的哪些突變會賦予它這些能力。這涉及到密切研究一系列PET塑料產品，包括容器、水瓶和織物，然后使用該模型設計和制造一種被稱為FAST-PET酶（功能性、活性、穩定和耐受性PET酶）的新的和改進的酶。

事實證明，這種新創造的酶在30至50°C的溫度和一系列pH值條件下分解PET塑料的能力非常出色。它能夠在一周內幾乎完全降解51種不同的未經處理的PET產品，在一些實驗中，僅在24小時內就能分解塑料。科學家們還展示了一個閉環的PET回收過程，其中FAST-PET酶被用來分解塑料，然后回收的單體被用來對材料進行化學重組。

研究報告作者Hal Alper說：“當考慮環境清理應用時，你需要一種能在環境中工作的酶，在環境溫度下工作。這一要求是我們的技術在未來具有巨大優勢的地方。”

由于能夠在低溫下快速分解消費后的塑料垃圾，研究人員認為他們已經找到了一種便攜、可負擔得起并能在工業規模上采用的技術。他們已經為這項技術申請了專利，并希望看到它在垃圾填埋場和受污染地區投入使用。

Alper說：“各行業利用這一領先的回收過程的可能性是無窮的。除了明顯的廢物管理行業外，這也為每個行業的企業提供了在回收其產品方面發揮主導作用的機會。通過這些更可持續的酶制劑方法，我們可以開始設想一個真正的循環塑料經濟。”

這項研究發表在《自然》雜志上。