研究人員從堆肥土壤中分離出一種酶，可以特別快速有效地分解 PET 塑料。
這種被稱為 PHL7 的活性成分分解 PET 樣品的速度是以前酶的兩倍，並且可以將完整的 PET 包裝分解為其基本組成部分。
正如實驗所表明的那樣，它們非常純淨，可以用它們製成新的 PET。
該團隊報告說，這為塑料回收開闢了新的機會。
塑料現在在我們的環境中無處不在，不幸的是非常耐用：塑料聚合物幾乎不可生物降解，可以使用數百年。
這也使得它們的處理成為問題：直到現在，塑料垃圾通常被焚燒而不是回收材料，因為回收成本相對較高。
然而，在一些細菌中發現的酶可以幫助將 PET 或聚氨酯等塑料分解成它們的基本組成部分。
PET降解酶，即所謂的聚酯分解水解酶，將兩個PET結構單元對苯二甲酸和乙二醇之間的鍵分開，從而分解塑料。
2012年在日本發現的酶LCC被認為是最好的「塑料分解器」至今。
然而，迄今為止，這種酶的效率相當有限。
這就是為什麼世界各地的科學家都在尋找更好的塑料降解酶。
在堆肥堆中發現
由萊比錫大學的 Christian Sonnendecker 領導的一個團隊現已獲得金牌。
在他們的研究中，他們搜索了來自各種堆肥堆的樣本，以尋找聚酯裂解水解酶的遺傳特徵。
「植物堆肥是嗜熱微生物的棲息地，它們降解植物聚合物如角質，因此也可能是聚酯分解酶的寶貴來源，」該團隊解釋說。
事實上，研究人員發現了聚酯降解酶的七種基因特徵，其中一種在進一步的測試中被證明特別有希望。
為此，他們將被稱為 PHL7 的酶基因構建到大腸桿菌的實驗室培養物中，因此這些細菌現在產生了 PHL7 酶。
然後，該團隊將其放入裝有 PET 片的水溶液中的測試容器中。
具有 PET 降解酶 LCC 的批次用作對照。
比以前所有的酶快兩倍
事實證明，新發現的堆肥酶比 LCC 更快、更徹底地分解 PET 碎片：它在 16 小時內分解了 90% 的 PET，而 LCC 酶在同一時間只分解了 45%。
「因此，我們的酶在聚酯裂解水解酶中的活性是黃金標準的兩倍，」Sonnendecker 說。
18 小時後，所有塑料都消失了——PHL7 已將其完全分解。
其他分析表明，這種新酶在其蛋白質結構的關鍵點攜帶胺基酸亮氨酸，而苯丙胺則位於其他分解聚酯的水解酶中。
正如研究人員報告的那樣，這種交換顯然促進了酶與 PET 的結合，並且至少可以部分解釋降解的更高效率。
回收測試：從果盤到新PET
據 Sonnendecker 及其同事稱，PHL7 酶為推進 PET 回收開闢了新機遇。
在另一項實驗中，他們證明了在這種酶的幫助下，真正的循環經濟是可能的。
為此，他們將一個由 PET 塑料製成的完整水果碗切成 3 x 3 厘米的小塊，然後將它們放入 60 度的酶溶液中。
在這裡，酶也確保了完全分解：48 小時後，塑料碎片被分解成一些邊緣殘留物——98.8% 的 PET 材料已經消失。
然後，研究小組從溶液中提取了降解過程中產生的對苯二甲酸結構單元。
產率約為理論上可達到最大值的 85%，純度為 94%。
亮點：然後，科學家們使用這些回收的對苯二甲酸構件來製造新的 PET。
「由此產生的 PET 具有與商業無定形 PET 相當的特性，」該團隊說。
進一步發展正在進行中
「因此，在萊比錫開發的生物催化劑已被證明在快速分解用過的 PET 食品包裝方面非常有效，並且適用於環保回收過程，在該過程中可以從分解產物中生產新塑料，」
資深作者 Wolfgang 說來自萊比錫大學的齊默爾曼。
該團隊已經在尋找工業合作夥伴，以進一步開發 PHL7 的酶促 PET 降解。
在接下來的兩到三年內，將創建一個原型，該原型還將允許更精確地量化生物回收過程的經濟優勢。
科學家們還已經在進行預處理，這也將使新酶能夠分解塑料瓶中拉伸的 PET。
然而，水果包裝、薄膜和其他 PET 應用中使用的塑料在沒有這種處理的情況下已經可以用酶分解。
參考資料：
（ChemSusChem，2022；doi:10.1002/cssc.202101062）