塑料回收并非聽起來那么美好。只有大約30%的塑料瓶被制成了新塑料，但它們通常強(qiáng)度較低。

近日，研究人員報(bào)告稱，他們已經(jīng)設(shè)計(jì)出一種酶，可以將90％的塑料轉(zhuǎn)化為原始原料。目前，研究人員正在擴(kuò)大這項(xiàng)技術(shù)的規(guī)模，并計(jì)劃于明年開設(shè)示范工廠。該研究近日已發(fā)表在Nature上。

未參與這項(xiàng)研究的英國(guó)樸茨茅斯大學(xué)酶創(chuàng)新中心的負(fù)責(zé)人John McGeehan說：“這是非常重要的一步。”

聚對(duì)苯二甲酸乙二酯（PET）是世界上常用的塑料之一，每年產(chǎn)量約7000萬噸。PET瓶已在許多地方回收，但是當(dāng)前的方法存在問題。 通常，回收公司終會(huì)將多種不同顏色的塑料混在一起。 然后使用高溫將其融化，生產(chǎn)出灰色或黑色的塑料原料，所以很少有公司愿意使用它們來包裝產(chǎn)品。相反，這種材料通常會(huì)變成地毯或其他低級(jí)塑料纖維，終被填埋或焚化。

McGeehan說：“這根本不是真正的回收利用。”

為了解決這個(gè)問題，科學(xué)家已經(jīng)在微生物中尋找能分解PET和其他塑料的酶。 2012年，大阪大學(xué)的研究人員在堆肥中發(fā)現(xiàn)了一種這樣的酶。它稱為葉分支堆肥角質(zhì)酶（LLC），可以切斷PET的兩個(gè)構(gòu)件之間的連接，即對(duì)苯二甲酸酯和乙二醇之間的化學(xué)鍵。但進(jìn)化出能分解許多植物葉片上蠟狀保護(hù)層特性的LLC只能緩慢地破壞PET鍵，然后在65℃（PET開始軟化的溫度，在這種溫度下，酶更容易進(jìn)入聚合物中，從而到達(dá)它要破壞的鍵）環(huán)境下工作幾天后就失去能力了。

為了重新設(shè)計(jì)LLC，法國(guó)再生塑料酶法工藝開發(fā)商Carbios的科學(xué)官Alain Marty與法國(guó)Toulouse大學(xué)的酶工程專家Isabelle Andre合作。他們首先分析了該酶的晶體結(jié)構(gòu)，并確定了該酶與PET的對(duì)苯二甲酸酯和乙二醇基團(tuán)之間的化學(xué)鍵結(jié)合位點(diǎn)上的關(guān)鍵氨基酸。他們還尋找使這種酶在更高溫度下工作的方法。

研究人員隨后產(chǎn)生了數(shù)百種突變酶，它們改變了結(jié)合位點(diǎn)的氨基酸并添加了熱穩(wěn)定酶。然后，他們?cè)诩?xì)菌中大量生產(chǎn)突變體，并對(duì)它們進(jìn)行篩選，以找到有效的PET分解者。在重復(fù)這一過程幾輪后，他們分離出一種突變酶，這種酶破壞PET鍵的效率比天然LLC高10000倍。即使在72℃的條件下這種酶也不會(huì)失去活性，這已經(jīng)接近PET的熔化溫度。

在被設(shè)計(jì)用于測(cè)試酶的小型反應(yīng)器中，研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，該酶可以在10小時(shí)內(nèi)將200克PET分解90％。 研究人員隨后使用對(duì)苯二甲酸酯和乙二醇構(gòu)成單元（由該酶分解塑料產(chǎn)生）來生成新的PET，并利用新的PET生產(chǎn)出與傳統(tǒng)塑料一樣堅(jiān)固的塑料瓶。

McGeehan說：“這非常令人興奮。它表明這確實(shí)可行。”

但是，該方案在經(jīng)濟(jì)上是否可行尚不清楚。McGeehan指出，這種酶的一個(gè)主要優(yōu)勢(shì)是它可以輕松地由含有PET以外的其他塑料混合物（甚至是不同顏色的PET瓶）產(chǎn)生純PET構(gòu)件。這是因?yàn)檫@種經(jīng)過工程改造的酶只會(huì)破壞連接兩個(gè)PET構(gòu)件的化學(xué)鍵，使它們恢復(fù)原始形式，而不受混合物中的染料和其他塑料影響。他說，所以公司和消費(fèi)者們可能愿意為像新塑料一樣耐用且美觀的回收塑料支付稍微高點(diǎn)的價(jià)格。

Marty說， Carbios公司正在建設(shè)一座預(yù)計(jì)每年可回收數(shù)百噸PET的示范工廠。這種酶不能回收其他主要類型的塑料，例如聚乙烯和聚苯乙烯，因?yàn)樗鼈兙哂懈y被破壞的化學(xué)鍵。但是，如果成功的話，它可以幫助我們解決人類社會(huì)面臨的挑戰(zhàn)性的塑料問題之一