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日前，國(guó)際權(quán)威期刊《自然》報(bào)道了國(guó)內(nèi)外研究人員為解決塑料污染問(wèn)題提出的三種策略及其標(biāo)志性研究成果，南京工業(yè)大學(xué)生物與工程學(xué)院姜岷教授領(lǐng)銜的合成生物工程團(tuán)隊(duì)在塑料生物降解領(lǐng)域取得的突破性進(jìn)展位列其中。
酶催化降解
“除了通過(guò)經(jīng)濟(jì)懲處或政策杠桿等限塑措施外，塑料處置大致可歸為分類(lèi)回收再造、焚燒供熱發(fā)電、化學(xué)分解循環(huán)、填埋集中處理等。”姜岷介紹，當(dāng)前塑料垃圾處置主要以物理回收和化學(xué)回收為主，但新舊塑料混合改性再造，在提高塑料使命的同時(shí)，會(huì)使塑料成分氧化斷鏈最終導(dǎo)致壽命終結(jié)。焚燒雖快速，但存在二氧化碳和毒性物質(zhì)排放問(wèn)題；化學(xué)循環(huán)分解可將有機(jī)小分子化合物作為新的基礎(chǔ)化工原料，但其投資、技術(shù)和環(huán)境高；填埋處置會(huì)造成巨量的碳資源浪費(fèi)。
“酶催化降解可以在溫和條件下將聚合物解聚為單體或低聚物，用來(lái)制造與原生塑料性質(zhì)相同的再生塑料，達(dá)到閉環(huán)回收的目的，使得無(wú)限期地回收塑料成為可能。”該團(tuán)隊(duì)董維亮教授在垃圾填埋場(chǎng)、森林和海洋中篩選出20多株能夠分解聚氨酯塑料（PU）的微生物，并在挖掘改造關(guān)鍵的塑料解聚酶，這些微生物和酶在2-3天的時(shí)間內(nèi)，能將90%以上的PU降解，極大地推動(dòng)了塑料酶催化解聚技術(shù)的發(fā)展。
PET塑料解聚酶
對(duì)“白色污染”家族中，另一支脈聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯（PET）的降解，目前主要通過(guò)物理方法進(jìn)行降級(jí)利用，如制作滌綸衣服等；通過(guò)化學(xué)工程手段煉制出對(duì)苯二甲酸、乙二醇等單體，進(jìn)而進(jìn)行同級(jí)循環(huán)。而該團(tuán)隊(duì)周杰副教授通過(guò)合成生物學(xué)手段對(duì)PET塑料解聚酶進(jìn)行再設(shè)計(jì)，通過(guò)酶法解聚可實(shí)現(xiàn)其完全解聚與循環(huán)利用，杜絕微塑料、微顆粒的產(chǎn)生。目前，此降解方法進(jìn)展順利，原料預(yù)處理、酶制劑生產(chǎn)、原料催化解聚等技術(shù)已進(jìn)入中試驗(yàn)證階段，正在與相關(guān)企業(yè)進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化合作洽談。
技術(shù)成果被中國(guó)石化應(yīng)用
“努力通過(guò)生物合成的方式加快對(duì)廢棄碳資源研究，做到變廢為寶、友好環(huán)境。”長(zhǎng)期以來(lái)，姜岷團(tuán)隊(duì)一直致力于通過(guò)生物降解方法治理環(huán)境問(wèn)題，為發(fā)展低碳、綠色、循環(huán)的生物經(jīng)濟(jì)提供技術(shù)支持。他們通過(guò)混菌體系的合理設(shè)計(jì)和構(gòu)建，將難以降解的秸稈、餐廚垃圾、廢棄塑料等轉(zhuǎn)化為有用化學(xué)品，技術(shù)成果被中國(guó)石化集團(tuán)公司應(yīng)用。“用秸稈、工業(yè)廢氣和固體廢棄物為原料制成琥珀酸、丁二酸，既解決了污染問(wèn)題，又使得低附加值產(chǎn)品轉(zhuǎn)變?yōu)楦吒郊又祷瘜W(xué)品。”琥珀酸具有非常廣泛的用途，可廣泛用于合成生物可降解塑料，也可用作食品添加劑、防腐劑、解毒劑和用于合成鎮(zhèn)靜劑、止血藥、抗生素等。
