平哥:汪詰,你聽說沒有,4月21日的時(shí)候,《自然》雜志社發(fā)布了一篇重磅論文,加州大學(xué)伯克利分校的徐婷教授帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)研發(fā)出了一種新的可降解塑料。
汪詰:平哥,這個(gè)初聽上去容易讓人費(fèi)解,我剛看到的時(shí)候,也是楞一下。因?yàn)榭山到馑芰喜皇窃缇陀辛藛??現(xiàn)在不是很多地方都規(guī)定超市里提供的塑料袋必須是可降解的嗎?這個(gè)論文即便是提出了一種新的可降解塑料,但是畢竟不是一次從無到有的創(chuàng)新。
平哥:我最開始看到這個(gè)消息的時(shí)候也和你有一樣的想法,并沒有覺得這是多么了不起的事情。但仔細(xì)看了下,才發(fā)現(xiàn),這件事情其實(shí)非常重要,為什么這么說呢,那就不得不提4月20號在《美國國家科學(xué)學(xué)院院刊》上發(fā)表的另一篇論文了。這篇論文說在美國西部的上空,有1100噸的塑料灰塵飄在天上。這些微小的塑料灰塵哪里來的?
汪詰:從海洋里面飄上來的。塑料是一種化學(xué)結(jié)構(gòu)非常穩(wěn)定的材料,可以幾百年都不發(fā)生變化。人類利用塑料已經(jīng)有上百年的歷史了,這么長時(shí)間已經(jīng)生產(chǎn)了大量的塑料,這些塑料很多都被埋在了土里,飄到了海里,也還有一些從我們的眼中消失了。
平哥:注意,這些消失了的塑料,并不是真的被降解了變成了其他物質(zhì),而是在磨損或是其他情況下,變成了肉眼看不見的微粒。從某種程度上來說,這種塑料微粒對環(huán)境的危害更大,因?yàn)樗鼈儠S著河流、海洋、空氣流動到任何地方。有研究就稱,雖然我們看不見,但是在人類的胎盤里、動物的腸道里、我們吃進(jìn)去的食物里,這樣的微粒塑料無處不在。
汪詰:確實(shí)是這樣,這幾年,塑料微粒污染問題經(jīng)常出現(xiàn)在各個(gè)媒體上。不過好像你還沒談到重點(diǎn),據(jù)我所知,可降解塑料早就已經(jīng)不是一個(gè)新鮮事了,難道之前的可降解塑料不是這樣的嗎?
平哥:還真不是。就比如說,現(xiàn)在比較常見的兩種可降解塑料,分別是光降解型塑料和摻雜了淀粉的降解塑料。這兩種可降解塑料所謂的降解,往往是把原來的大塑料變成細(xì)小的不可見的塑料。就比如說,光可降解塑料,就是利用陽光里的紫外線讓塑料分子變小,先不說這樣使塑料埋在土里就無法降解了,就算是被紫外線分解了,也是把塑料分子變小了,并沒有改變塑料的化學(xué)性質(zhì)。給塑料摻雜淀粉更是這樣了,淀粉是可以很快被降解掉的,淀粉降解了之后,原來結(jié)實(shí)的塑料就會破洞百出,這樣就會更容易破碎變小,而其實(shí)塑料并沒有消失。
汪詰:明白了。換句話說,以前的可降解并不是真正的可降解,以前的降解只不過相當(dāng)于把塑料給磨碎了,基本性質(zhì)并沒有改變。不過我知道有一種塑料叫 PLC,聚乳酸塑料。這種塑料的分子是由許多的乳酸分子聚合而成的。微生物在特定的環(huán)境下是可以對這種塑料進(jìn)行分解的,把它們變成二氧化碳和水。
平哥:你說的這種可降解塑料最大的問題是,它們的分解依賴于特定的條件,假如這種塑料飄到海里,那么它們最后分解依然需要上百年時(shí)間,污染程度與傳統(tǒng)的塑料其實(shí)并沒有什么明顯區(qū)別。
汪詰:所以如果想要 PLC 能更快分解,就需要特別建造垃圾處理廠,把這種塑料挑出來,放到專門的環(huán)境中進(jìn)行分解。不過,可想而知,這樣的話,處理起來的成本會非常高,要想大規(guī)模使用會有很大的障礙。
平哥:所以啊,徐婷團(tuán)隊(duì)研發(fā)的這種新降解塑料就非??少F了。這種可降解的塑料可以降解成乳酸。乳酸是個(gè)很常見的東西,讓酸奶變酸的就是乳酸嘛。也就是說,你把這種塑料做成的塑料袋扔了,最后被埋在了土里,非但不會污染環(huán)境,最后它還能變成乳酸,成為土壤的肥料。即便被人吃下去了,也不要緊,也就相當(dāng)于多吃了一點(diǎn)酸奶而已。其實(shí),這種新降解塑料不只這一個(gè)優(yōu)點(diǎn),還有一個(gè)特點(diǎn)也非常重要。那就是降解塑料的方式。徐婷團(tuán)隊(duì)是利用了酶來降解塑料的。不過酶自身并不穩(wěn)定,在細(xì)胞之外非常容易分解失效,另一個(gè)是如果只是把酶涂在塑料表面,酶只能一層一層地降解塑料,速度太慢。
汪詰:那這個(gè)問題怎么解決?
平哥:徐婷團(tuán)隊(duì)為了解決這兩個(gè)問題,就想到了一個(gè)非常絕妙的方法,那就是把酶像膠囊一樣包裹起來。用來包裹的膠囊皮,是徐婷團(tuán)隊(duì)研發(fā)的一種叫做隨機(jī)雜聚物的分子。被隨機(jī)雜聚物保護(hù)起來了,酶就不容易失效了。然后只需要把酶膠囊做得比灰塵還要小,和塑料的原材料混合起來,只要條件合適,隨機(jī)雜聚物做成的膠囊皮就會破裂,酶與塑料充分接觸,塑料很快就會被降解了。
汪詰:那她們搞的這個(gè)東西效果咋樣?
平哥:徐婷在論文里就提到了,只需要有水,40攝氏度的溫度下,3天時(shí)間塑料就會幾乎完全降解。
汪詰:40攝氏度就會降解嗎?這個(gè)溫度是不是有點(diǎn)低啊。天氣熱一點(diǎn)的話,這種塑料是不是就不能用了啊。那是不是說這樣的塑料并不能用來打包熱東西?一熱就自動分解了,全漏了,拿它當(dāng)外賣餐盒看來是不行的。如果是這樣的話,這種塑料實(shí)用性就會大打折扣吧。
平哥:如果只是單看論文里提出的這種塑料的話,的確會有這樣的問題,但是你可以把它想象成是一種原型產(chǎn)品就不同了。這個(gè)原型產(chǎn)品只是證明了,這種“膠囊酶”的思路是可行的。這是一個(gè)好用的套路,這個(gè)套路比具體的結(jié)果更重要。
汪詰:懂了,酶是一類非常龐大的生物催化劑,觸發(fā)和維持酶活性的條件也千奇百怪。找到能在高溫下還能起作用的酶并不是不可能的,海底火山口附近的溫度是很高的,在幾百攝氏度的水溫下,還有生物存在,小魚小蝦都活的很好。生物也是離不開酶的,這些生物的體內(nèi)一定存在耐高溫的酶。
平哥:而且酶還有一個(gè)優(yōu)勢。前面我講過,酶是一種蛋白質(zhì),生物體內(nèi)的蛋白質(zhì)都是靠著基因進(jìn)行編碼的。所以在研究酶的時(shí)候,就可以利用基因編輯技術(shù),像編程一樣對酶進(jìn)行編程。這樣發(fā)現(xiàn)新酶就會更容易,而這也是徐婷團(tuán)隊(duì)正在做的事情。相信他們很快就能找到更合適的酶,讓這種完全無害的可降級塑料變得普及開來。
汪詰:看來,這還真的是一項(xiàng)了不起的科學(xué)新發(fā)現(xiàn),在這里我們也祝賀徐婷團(tuán)隊(duì)的對人類環(huán)保事業(yè)的又一個(gè)重大貢獻(xiàn)。