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细菌竟然能吃掉塑料!

2020-04-01

聚苯乙烯是一次性杯子、餐具、玩具和包装材料等一次性塑料制品中的关键成分。目前,聚苯乙烯在各个行业的生产和消费呈指数级上升,这给环境造成了巨大威胁,而废物利用效率低又加剧了这一问题。

据联合国统计,全球每年大约会产生 3 亿吨塑料垃圾,大约只有 10%被回收利用。据估计,印度每年消耗约 1650 万吨塑料。全印度塑料制造商协会(AIPMA)估计,塑料行业生产约 1400 万吨聚苯乙烯,而且这些聚苯乙烯全都是不可降解的。

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最近,印度总理宣称,到 2022 年,印度将不再使用一次性塑料制品,而一次性塑料制品占日常使用的塑料制品的五分之一,因此这项举措在印度将具有重要意义。

不过,近日,印度北方邦大诺伊达地区 ShivNadar 大学的 Richa Priyadarshini 团队从大诺伊达地区的湿地中发现了两种“可食用塑料”的细菌,这一进展可能为解决塑料污染危机提供一种环保的替代方法。

该团队分离得到的两种细菌分别是 Exiguobacterium sibiricum 菌株 DR11 和 Exiguobacterium undae 菌株 DR14,研究表明,它们具有分解聚苯乙烯的潜力。

Priyadarshini 说:“大家的数据表明了一个事实,即极端微生物细菌 Exiguobacterium 能够降解聚苯乙烯,并可进一步用于减轻塑料造成的环境污染。”

Priyadarshini 还表示:“湿地是微生物多样性最丰富的栖息地之一,但相对来说还没有被开发。因此,这些生态系统是分离具有新型生物技术应用细菌的理想场所。”

聚苯乙烯具有高分子量和长链的聚合物结构,且有良好的抗降解性能。根据发表在《皇家化学学会进展》(RSC)杂志上的研究,这正是它们在环境中持续存在的原因。

研究小组发现,当这两种分离的细菌接触到塑料(聚苯乙烯)时,会将其作为碳源,并用以制造生物膜。这改变了聚苯乙烯的物理性质,启动了一个自然降解的过程,然后,细菌能够通过释放水解酶来破坏聚合物链。

目前,该团队正试图评估这些菌株的代谢过程,以便在环境生物修复中加以利用。

Shiv Nadar 大学副校长 Rupamanjari Ghosh 说:“大家在校园湿地进行科学探索,无意间发现‘可食用塑料’的细菌。而这是一个相对理想的解决方案,打破塑料的自然降解而进行生物降解。”

Priyadarshini 补充说:“大家一开始只是探索该地区,以了解这些地区的细菌种类,但最终分离出许多具有独特用处的细菌种类。”

她指出,随着具有塑料生物降解能力的新菌种被发现,新的酶和潜在的代谢途径可能也会被发现,这将有助于未来的生物修复。

研究人员指出,这两种细菌都能在聚苯乙烯表面建立生物膜。生物膜是细菌细胞的集合,聚集成群落的形式,以达到非常高的细胞密度,而这导致了聚合物降解酶能发挥更强的作用。

Priyadarshini 说:“聚苯乙烯很难降解,在生物降解之前,需要进行某种形式的预处理,如化学、热、光氧化等。”

而 DR11 和 DR14 菌株不仅能够在未经处理的聚苯乙烯上形成生物膜,而且还能够降解未经改性的塑料。

Priyadarshini 还表示:“近年来,人类对塑料制品的依赖大大增加,这导致了环境中的塑料大量积累,对生态系统产生了不利影响。因此,人类需要可持续的塑料降解方法。

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