A3：行业
自1907年发明以来，塑料既给人们带来了极大的方便，也给环境带来了种种污染和危害——100多年前发明的塑料，至少要等300多年后才能被降解！解决这个矛盾最好的方式，就是寻找让塑料完全降解的方法。科学家为此已经进行了数十年的努力，那么，这种努力目前有了怎样的最新进展？
光、氧降解和生物降解
现在，降解塑料的方式主要有光、氧降解和生物降解。
光降解和氧降解塑料一般是在传统石化塑料中混入添加剂，使塑料在光照或较高温度下加速碎裂。现在的光降解和氧降解塑料无法在可控时间内完全实现降解，仍会残留一些塑料在环境中。而生物降解是指在特定环境中，以微生物来降解塑料，完全转化成二氧化碳和水。但是，生物降解包含了一个前提，即生产塑料的材料是生物质而非石化原料生产的塑料。如果生物降解既可以降解石化材料制成的塑料产品，也可以降解生物材料制成的塑料产品，那就最理想了。
据报道，83%的生物可降解塑料其实是“可堆肥塑料”，其高效降解需要温度高达50℃和55%的湿度，但一般的环境难以达到这种条件。
可“吃掉”聚乳酸塑料的酶
近日，《自然》杂志报道了加利福尼亚大学伯克利分校徐婷团队发明的一种塑料降解新方法。他们将一种可以“吃掉”塑料的酶包裹在特定分子中，仅在几周时间内，就能让塑料在稍高温度和水的作用下完全分解，不仅如此，已分解的塑料还会成为土壤微生物的养料，真正成为“可堆肥塑料”。
现在人们使用得较多的一种塑料产品是由聚乳酸（PLA）制成，这种塑料袋也会进入垃圾填埋场，并且寿命与永久塑料袋一样长。徐婷团队研究人员在聚乳酸塑料中嵌入BC-脂肪酶和蛋白酶K，并且添加了一种酶保护剂。结果表明，在家用自来水或标准土壤堆肥中，这样制成的塑料仅用3天时间就能完全分解，并在几天或几周内消除微塑料。
“大嚼”PET塑料的细菌
2016年，日本京都工艺纤维大学的小田康平和庆应义塾大学的宫本贤治领导的研究小组发现，一种微生物可以吞食对苯二甲酸酯塑料（PET），这是一种以石化产品为原料生产的塑料。
这种摄食PET的细菌称为大阪堺菌，可以用来降解PET塑料。不过，进一步的研究发现，这些细菌喜欢非晶体的PET，而实际生产和使用的塑料产品是结晶态 PET，因此，这种细菌降解PET的效果并不理想。
对此，中国科学院微生物研究所的吴边团队进行研究，对大阪堺菌降解PET塑料所需的酶进行优化，获得了稳定性显著增强的重设计酶，使得大阪堺菌对PET薄膜的降解效率提升了300倍。这一研究成果发表于2021年1月的《美国化学会·催化》杂志。
用海洋细菌降解PE塑料
2019年，印度希夫纳达尔大学的研究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，分别是菌株DR11和菌株DR14，它们具有分解聚苯乙烯的潜力。
聚苯乙烯具有高分子量和长链的聚合物结构，而且有良好的抗降解性能。但是，研究小组发现，当这两种分离的细菌接触到聚苯乙烯塑料时，会将其作为碳源，并用以制造生物膜。这个过程改变了聚苯乙烯的。
2021年4月25日，中科院海洋所孙超岷团队发表的一篇论文显示，一些海洋微生物能够有效降解聚乙烯（PE）和对苯二甲酸酯（PET）塑料。研究团队从2016年开始从青物理性质，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岛近海采集了上千份塑料垃圾，经过大量筛选发现一个塑料垃圾上附着的一个菌群在PET和PE表面具有很明显的定植和降解能力。
研究人员推测，这些细菌是通过降解塑料获得额外的能量。通过对菌群组成种类和丰度进行定量分析，发现有5类细菌为优势种群，结合培养技术成功获得上述5类细菌的纯培养菌株，其中3株具有明显降解塑料的能力。将这3株细菌按照一定比例进行复配，成功获得了一个能稳定共存并能显著降解PET和PE塑料的菌群，该菌群尤其喜好降解PE塑料，两周时间可以将PE降解为碎片。
PE塑料目前在国际上极为缺乏对其有效降解的微生物和酶类，因此，中国研究人员的成果意味着，未来可以用海洋细菌降解极难降解的PE塑料。
研发能自行降解的塑料
降解塑料的更高一级战略是研发和生产能自行降解的塑料，在这方面，中国研究人员也有了一些进展。
中国华南理工大学、中国广东聚益新材有限公司和智利一家公司合作研发的以聚乙烯醇为主要原料的水溶性购物袋将投产进入市场，中国负责生产原料、提供技术支持，智利公司负责产品的市场和销售。将来，购物袋原材料将继续以广东清远为主要生产基地，购物袋则在智利或其他地方制作，向全世界销售。
这种水溶性购物袋具有较高的承重力和冷水可溶性，适合在无水的环境下使用，使用后遇水即可“消失”，不产生污染。一个聚乙烯醇水溶袋，降解只需5分钟。这显然是塑料袋降解的一个突破，而且全球包括中国在内已经有多个大学和企业在研发这一技术，至于推向市场的实际应用，可能还需要一段时间。
另外，市场上有一些生物可降解塑料，但实际上要完全降解还差强人意，因此塑料降解的研究和应用将会是人类一个持续而重大的挑战。
（京 报）