真菌“吃掉”塑料

文/许建初

 

塑料是材料领域的四大支柱之一,以其质轻、防水、耐腐蚀、价格低廉等诸多优点受到人们的青睐,广泛应用于社会生活的各个领域。然而,废弃塑料因其难以回收造成“白色污染”。传统塑料(聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氨酯等)在自然环境下不易分解,废弃塑料在土壤或水体中可存在数百年,产生严重的环境问题。

废弃塑料危害多
不可降解的废弃塑料(特别是一次性塑料包装和废弃的农用薄膜),不仅破坏市容,还会成为细菌生存的温床,传播疾病;混在土壤中,影响农作物对养分、水分的摄取,导致农作物减产;被动物误食,会导致动物出现消化道疾病甚至死亡。
对于废弃塑料的处理,如果采用填埋法,废弃塑料体积庞大且难以腐烂,会持续占用大量土地资源且影响土质结构,填埋后的场地地基松软,垃圾中的有害物质容易渗入地下,污染地下水及周围环境;如果直接焚烧会产生大量有害气体,加剧大气环境的恶化,对生态环境造成二次污染;如果重新回收利用,由于成本较高且产品附加值低,就其商业价值而言可行性不高。

聚氨酯应用广
聚氨酯是指主链中含有氨基甲酸酯特征单元的一类高分子化合物。作为重要的六大合成材料之一,聚氨酯这种高分子材料广泛用于制造黏合剂、涂层、低速轮胎、垫圈、车垫等工业领域。在日常生活中,聚氨酯被用来制造各种泡沫塑料和海绵。从全球范围来看,建筑领域、汽车工业、电子设备、新能源和环保产业的快速发展,极大地拉动了聚氨酯产品的需求。
在建筑领域,聚氨酯材料不仅可用作新建住宅建筑保温,也可用作老建筑的翻新改造。即使在未来聚氨酯市场达到相对饱和的情况下,其在建筑领域仍有极大的增长潜能。在交通领域,聚氨酯材料的应用也越来越多,汽车生产商现在十分注重节能节油,聚氨酯产品不仅能够减轻汽车的质量,而且能提高汽车产品的生命周期。未来的10年间,聚氨酯产品在其他一些领域的应用也将得到迅猛的发展。

塔宾曲霉菌“吃”塑料
随着全球市场对聚氨酯材料的需求不断增加,随之而来的塑料污染问题,特别是在发展中国家,也会越来越严重。为了解决“白色污染”问题,保证人类社会和自然环境可持续发展,使用生物方法降解塑料成为当今的研究热点。
2017年,中国科学院昆明植物研究所的许建初团队宣布在塑料生物降解领域取得重大突破。许建初团队从巴基斯坦伊斯兰堡的垃圾堆集地区采集到干净的土壤样品后,将其放入灭菌盆中,与高纯度聚氨酯薄膜混合在一起,进而发现了能够降解聚氨酯的塔宾曲霉菌。
实验发现:塔宾曲霉菌可以在聚氨酯表面生长,通过生长过程中产生的酶,可与塑料发生生物反应,破坏塑料分子间的化学键;同时,这一真菌还利用了菌丝的物理强度,帮助“掰开”塑料。在塔宾曲霉菌的作用下,原本在自然环境中难以降解的塑料,2星期就可以明显看到生物降解过程,2个月后其培养基上的塑料基本消失。
真菌分解具备自己的独特优势,能够完全将塑料降解成小分子,不仅占地少还不会形成二次污染,而且其生产的小分子物质可被其他生物体重新吸收利用。许建初团队发现的塔宾曲霉菌属于可培养真菌,培养条件并不苛刻,而且对塑料降解速率较快且效果明显,适用于以后大规模生产。
(本文作者许建初,博士,中国科学院昆明植物研究所特聘研究员,世界农用林业中心首席科学家,长期从事全球变化与生态系统管理研究)

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