
如果将塑胶弃置在外,自然状况下,它过了好几年还是可以维持原本的外形,没什么损坏,又或是因为撞击、碎裂成更小的塑胶碎片,在海洋与大自然中渐渐累计,基本上塑胶是没办法自然分解的,那么如果人工介入,可以快速分解塑胶吗?
通常塑胶得经过好几年才会变成塑胶碎片,而且也只是变成更小块的塑胶碎片而已,毫无反应就只片塑胶,不过现在美国劳伦斯伯克利国家实验室通过“吃塑胶”的酶,已经能让塑胶热水中两天内完全分解,更能直接在土壤中三天内分解。
其中酶也就是酵素,是自然界常见的生物催化剂,所有细胞的代谢都离不开它,而自从日本科学家在塑料瓶回收厂发现吃塑胶的大阪堺菌(Ideonella sakaiensis)后,相关研究只多没有少,像是法国生质塑胶公司Carbios便在2020年4月开发出细菌酶,能在摄氏70度环境、10小时内分解近90%的矿泉水瓶;英国开发的超级酶则是在室温条件即可,更声称可在1~2内商业化。
上述的塑胶处理方式比较偏向塑胶回收,需要经过专门的处理,而这次伯克利实验室带来的方案,则是直接将酶嵌入塑胶中,好比为塑胶制产品设下一个死期,无论用户是否是一次使用、还是环保地多次使用,塑胶最终都无法摆脱死亡倒数最后自行分解。
论文第一作者Ting Xu表示,如果酶仅附在塑胶表面,只能缓慢地腐蚀掉塑胶,但若酶以纳米层级均匀分布在塑胶中、那每颗酶只要吃掉附近的聚合物,最后材料就会分解了。
从内部破坏总是比较有效率,只是要怎么确保不会发生塑胶制品用一用就损坏,抑或是从仓库拿出来时才发现崩解的碎削?研究人员对此还研发保护机制,以四单体随机共聚物(four-monomer random heteropolymer,RHP),稍稍分开酶之间的距离。

(Source:伯克利实验室)
研究指出,这样一来塑胶在使用期间就能维持稳定,但只要在土壤、又或是泡在热水中,就会开始分解,团队实际在聚己内酯(PCL)塑胶中添加分解酶BC-lipase,在聚乳酸(PLA)塑胶中添加蛋白酶K(proteinase K),在室温环境塑胶泡三个月的水都没问题,只有当温度提高到摄氏40度,两天内PCL完全分解,PLA塑胶则是在摄氏50度环境、6天分解,直接降解到乳酸状态。
新型环保塑胶在堆肥土壤中,三天就开始降解、并于两周内完全分解,目前团队也已经为新型可降解塑胶申请专利,并成立了创业公司加速商业化。
(首图来源:Flickr/rey perezosoCC BY 2.0)