為塑膠設下死亡期限,埋入土兩週內完全分解還可堆肥

作者 | 發布日期 2021 年 04 月 23 日 14:00 | 分類 環境科學 , 生態保育 Telegram share ! follow us in feedly


如果將塑膠棄置在外,自然狀況下,它過了好幾年還是可以維持原本的外型,沒什麼損壞,又或是因為撞擊、碎裂成更小的塑膠碎片,在海洋與大自然中漸漸累積,基本上塑膠是沒辦法自然分解的,那麼如果人工介入,可以快速分解塑膠嗎?

通常塑膠得經過好幾年才會變成塑膠碎片,而且也只是變成更小塊的塑膠碎片而已,毫無反應就只片塑膠,不過現在美國勞倫斯伯克利國家實驗室透過「吃塑膠」的酶,已經能讓塑膠熱水中兩天內完全分解,更能直接在土壤中三天內分解。

其中酶也就是酵素,是自然界常見的生物催化劑,所有細胞的代謝都離不開它,而自從日本科學家在塑料瓶回收廠發現吃塑膠的大阪堺菌(Ideonella sakaiensis)後,相關研究只多沒有少,像是法國生質塑膠公司 Carbios 便在 2020 年 4 月開發出細菌酶,能在攝氏 70 度環境、10 小時內分解近 90% 的寶特瓶;英國開發的超級酶則是在室溫條件即可,更聲稱可在 1~2 內商業化。

上述的塑膠處理方式比較偏向塑膠回收,需要經過專門的處理,而這次伯克利實驗室帶來的方案,則是直接將酶嵌入塑膠中,好比為塑膠製產品設下一個死期,無論使用者是否是一次使用、還是環保地多次使用,塑膠最終都無法擺脫死亡倒數最後自行分解。

論文第一作者 Ting Xu 表示,如果酶僅附在塑膠表面,只能緩慢地腐蝕掉塑膠,但若酶以奈米層級均勻分布在塑膠中、那每顆酶只要吃掉附近的聚合物,最後材料就會分解了。

從內部破壞總是比較有效率,只是要怎麼確保不會發生塑膠製品用一用就損壞,抑或是從倉庫拿出來時才發現崩解的碎削?研究人員對此還研發保護機制,以四單體隨機共聚物( four-monomer random heteropolymer,RHP),稍稍分開酶之間的距離。

( Source:伯克利實驗室

研究指出,這樣一來塑膠在使用期間就能維持穩定,但只要在土壤、又或是泡在熱水中,就會開始分解,團隊實際在聚己內酯(PCL)塑膠中添加分解酶 BC-lipase,在聚乳酸(PLA)塑膠中添加蛋白酶K(proteinase K),在室溫環境塑膠泡三個月的水都沒問題,只有當溫度提高到攝氏 40 度,兩天內 PCL 完全分解,PLA 塑膠則是在攝氏 50 度環境、6 天分解,直接降解到乳酸狀態。

新型環保塑膠在堆肥土壤中,三天就開始降解、並於兩週內完全分解,目前團隊也已經為新型可降解塑膠申請專利,並成立了新創公司加速商業化。

(首圖來源:Flickr/rey perezoso CC BY 2.0)