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生物分解塑膠垃圾可救地球?塑膠分解不用再等數百年!

   

作者:謝涵如

塑膠輕巧、便宜、耐用,自二十世紀發明以來,已成為人類日常生活不可或缺的一環,食衣住行皆能看見它的蹤影,然而其不可分解,千年不壞的特性卻也為人詬病,據科學期刊《自然:永續》研究發現,全世界海洋中的垃圾,竟有高達八成是無法分解的塑膠容器,海洋生物學家從海龜的鼻子中夾出吸管的畫面觸目驚心,也讓近年社會上興起一股減塑的風潮。

不過要想完全禁用塑膠仍有難度,所幸在科學家的努力下,分解塑膠的技術漸有突破,為惱人的塑膠垃圾處理問題帶來一線曙光。

AI助力 合成酶24小時分解塑膠

聚對苯二甲酸乙二酯(PET),具優良拉伸、抗衝擊強度、耐磨性,電絕緣性等特性,常被用於製造餅乾盒、寶特瓶等,且由於回收再製率高,就塑膠而言已經是相對環保的材質。然而即便如此,其仍然佔全球所有廢棄物12%,不只破壞景觀也引起生態劫難。

雖然早在2016 年,日本研究團隊就在堺市一處垃圾掩埋場,發現由大阪堺菌(Ideonella sakaiensis)製造的PET 酶(PET 水解酶,PETase),能將PET塑膠分解為更小的單-2-羥乙基對苯二甲酸(MHET)單體分子,然而在自然條件下,聚對苯二甲酸乙二酯產物需數世紀才能自然分解,對於消除垃圾幫助甚微。

最近,德克薩斯大學奧斯汀分校(University of Texas at Austin,UT)團隊從從天然的 PETase中開發出新酵素,名為FAST-PETase,可以讓細菌更快速的分解塑膠,而為了找出最高效率的合成酶,團隊訓練了一個機器學習模型,挑選出名為FAST-PET進行合成。

據悉FAST-PET 酶可以在攝氏 30至 50 度的溫度下、24 小時內分解塑膠,團隊希望未來這些人工智慧設計的酶在生產及使用範圍內可以擴大到工業標準,進一步處理全球的塑膠垃圾問題。

塑膠微粒下肚 吃出可分解塑膠新酶

除了美國的研究團隊,來自泰國 VISTEC 研究所與朱拉隆功大學的科學家在塑膠分解領域也有新發現。他們找到一種能分解塑膠的新酶,來源令人難以置信 — 人類唾液中的微生物菌落。

人類在食用以 PET 塑膠包裝的熱食時,總會或多或少吃下一些身體無法分解的微塑膠顆粒。長久下來,生命隨著環境潛移默化,研究人員發現存於唾液中的革蘭氏陰性菌,可能已進化至也能產生PET水解酶消化微塑膠,與太平洋垃圾帶附近發現的菌株相似,團隊將之命名為 MG8。

團隊表示,只需稍微修改MG8的蛋白質序列,就能使其更高效結合、立即黏附在 PET 粉末上,增強協助回收 PET 的功能性,雖然目前這種水解酶無法分解高結晶度的 PET 消費性塑膠,但仍是一項振奮人心的發現。

泰國研究團隊在人類唾液中發現可分解塑膠的新酶。(圖片來源

台廠商特殊製程 打造環保塑膠王國

除了國外研究機構,國內發展可分解塑膠這一塊,走得也相當前面,其中以環保塑膠為主要生產項目的銘安科技表現尤其出色,該公司打造出獨步全球的生物可分解材料製造技術,更因而獲得包含全球咖啡連鎖龍頭星巴克在內各大企業的青睞。

身兼泛太平洋區生分解塑膠協會聯盟主席董事長黃建銘學化工出身,而找出讓微生物可以吃的塑膠解方,其實是他在就讀研究所時就想到的點子。提及靈感來源,他表示:「其實自然界的動植物都具有碳水化合物與蛋白質的高分子成分,如果模擬這些天然成分的化學結構,做出高近似度比例的聚合物,就能先水解後再由微生物消化分解。」

銘安科技透過製程,添加可分解材料、提高結晶度,就能製作出各式產品,不論是飲料杯、餐具、微波盒、吸管、麵包袋,甚至太陽眼鏡,都可以製作出可完全分解的材質。

銘安科技憑藉著生物可分解塑膠技術紅遍全球。(圖片來源

小結

塑膠對於推動人類文明進步功不可沒,然而危害卻也顯而易見,而生物可分解塑膠的出現,或許能為科技發展與環境保育間找到最佳解決方案,讓人們未來能在對環境較無負擔的情況下,盡情享受塑膠帶來的便利生活。

(本文經同意轉載自合作媒體 vMaker台灣自造者原文連結

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Author: 謝涵如

喜歡窩在自己的一方世界裡寫作閱讀,也喜歡四處旅遊找驚喜,希望能多接觸學習各種知識,從中拼湊出世界的全貌。

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