新工艺使“可生物降解”塑料更易于分解

一直以来，人们一直认为可生物降解的塑料有助于解决塑料污染的问题，但是如今，大多数“可降解”塑料袋主要由聚乳酸（PLA）制成，在堆肥过程中不会分解，因此会污染其他可回收塑料。但是，21日发表在《自然》杂志上的最新研究声称，美国科学家发明了一种新工艺：仅使用热量和水，这些可堆肥的塑料就可以更容易地分解。此前，加州大学伯克利分校材料科学与工程学教授许婷及其研究小组发现了一种可降解有毒有机磷化学物质的酶，并设计了一种称为无规杂聚物或RHP的分子。这些分子包裹着酶，可以将酶轻柔地结合在一起，而不会限制酶的天然韧性，从而保护酶免于崩解。 RHP由4种类型的单体亚基组成，每种亚基都具有与特定酶表面上的化学基团相互作用的化学性质。它们在紫外线下降解，并且以小于塑料重量的1％的浓度存在。在这项研究中，研究小组使用了类似的技术。 

在制造塑料时，他们将数十亿纳米级的食用聚酯酶包裹在RHP中，并将其嵌入塑料树脂珠中。研究发现，RHP封装的酶不会改变塑料的性能。当暴露于热和水时，该酶将摆脱聚合物涂层材料并分解塑料聚合物。塑料可以在大约170摄氏度的温度下熔化，并像普通的聚酯塑料纤维一样被挤出。就PLA而言，酶会将其还原为乳酸，从而可以“喂食”堆肥中的土壤微生物。聚合物包裹材料也将降解。对于PLA，研究人员使用了一种称为蛋白酶K的酶，该酶可以将PLA咀嚼成乳酸分子。对于聚己内酯（PCL），他们使用脂肪酶。这两种酶便宜便宜又容易获得。要引起塑料降解，只需加水和少量热量即可。在室温下，一周内80％的改性PLA纤维会完全降解。温度越高，降解速度越快。在工业堆肥条件下，改性聚乳酸在50摄氏度下于6天内降解。 PCL是另一种聚酯塑料，在40摄氏度的工业堆肥条件下，可在两天内降解。使用此方法制得的塑料中，多达98％会降解为小分子。并且该过程避免了微塑料的生产。研究人员说，改性聚酯在较低温度或短期湿度下不会降解。浸入温水中会降解，这意味着塑料可以在家中堆肥。