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韩国,迈向能够分解PE的酶
  • 来源:生物降解材料研究院
  • 浏览数:184
  • 发布时间:2024-10-12
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  每年,全球生产4亿吨塑料产品,其中一半是一年内丢弃的一次性物品。

  特别是,不可生物降解的塑料废物,需要500多年才能自然分解,大多是通过填埋来处理的。在这个过程中,微塑料形成,破坏生态系统或在生物体中积累,增加其有害影响。随着全球垃圾填埋场达到饱和,解决这一问题变得越来越紧迫。

  Ahn,Jung Ho的研究团队在韩国科学技术研究院清洁能源研究中心(KIST-Seoul,韩国)开发了一项技术,该技术使用来自微生物的酶来生物降解聚乙烯。




  聚乙烯占每年生产的塑料的35%,并被广泛用于各种目的,包括包装材料和塑料袋。像其他不可生物降解的塑料一样,聚乙烯经常被丢弃到海洋或土壤中,在那里它会由于空气和阳光而不断氧化。一个研究小组首次成功识别出一种能够分解这种氧化聚乙烯的酶。

  研究小组专注于脂肪酶,这是一种分解天然聚合物脂质的酶,其化学结构与聚乙烯相似。然后,他们开发了一种基于合成生物学的脂肪酶纯化和生产工艺,并成功发现了Pelosinus fermentans脂肪酶1(PFL1)。当这种来自厌氧细菌Pelosinus fermentans的脂肪酶应用于聚乙烯时,重均分子量降低了44.6%,数均分子量下降了11.3%,两者都表明了生物降解的程度。此外,通过电子显微镜,他们观察到降解聚乙烯表面的撕裂和裂纹,证实了酶引起的生物降解过程。




  研究小组还利用计算机模拟分析了PFL1和聚乙烯之间的相互作用,首次阐明了生物降解机制。他们观察到PFL1酶强烈结合到聚乙烯表面,然后将其分解成小片段,PFL1特异性切割氧化碳-碳骨架内的酯键。这些发现有望帮助增强PFL1酶的特性,并有助于寻找新的塑料生物降解酶。

  目前的塑料废物处理方法,如焚烧和化学降解,在分解过程中会产生有毒物质,需要昂贵的催化剂。然而,PFL1酶可以使用可再生资源大规模生产,并且该过程不会产生有毒物质,使其成为一种环保技术。此外,在生物降解过程中产生的醇和羧酸可用于塑料再合成或化学材料的生产。

  Ahn表示:“新发现的酶表明了生物降解以前难以处理的不可降解塑料废物的可能性。我们的目标是将该技术商业化,以解决垃圾填埋场饱和问题,实现塑料的可持续循环经济。”