聚氨酯

对于地球上最大的问题之一,可能只有一个小的答案。

德国研究人员在《微生物学前沿》杂志上报告说,他们已经发现并鉴定了一种能够降解某些聚氨酯(PU,polyurethane)化学结构成分的细菌。

“这种细菌可以将这些化合物用作碳、氮和能量的唯一来源。”德国莱比锡赫尔姆霍茨环境研究中心(UFZ)的高级科学家赫尔曼·J·海皮珀(HermannJ.Heipieper)博士说:“这一发现代表了能够重用难以回收的聚氨酯产品的重要一步。”

年,欧洲聚氨酯产量是万吨。聚氨酯可用于冰箱、建筑、鞋类和家具以及可利用其轻质、绝缘和柔韧性的众多其他应用。

不幸的是,聚氨酯很难回收利用或降解,因为大多数这类塑料都是热固性聚合物,加热时不会熔化。废物大部分最终进入垃圾填埋场,在那里释放出许多有毒化学物质,其中一些具有致癌性。

利用细菌和真菌等微生物来分解油基塑料是一个正在进行的研究领域。但是,像目前的论文一样,很少有研究涉及聚氨酯的生物降解。

来自德国的研究小组成功分离出一种细菌,假单胞菌TDA1。这些细菌来自一个富含脆性塑料废料的地方,它们显示出攻击组成聚氨酯塑料的某些化学键的潜力。

研究人员进行了基因组分析,以确定降解途径。他们初步发现了有助于微生物代谢塑料中的某些化学物质以获取能量的因素。他们还进行了其他分析和实验,以了解细菌的功能。

赫尔姆霍茨环境研究中心的克里斯蒂安·埃伯林(ChristianEberlein)博士说,这种特殊的菌株是一组细菌的一部分,这些细菌以对有毒有机化合物和其他形式压力的耐受性而闻名。他是论文的合著者,负责协调和监督这项工作。

他说:“这种特性也被称为耐溶剂性,是嗜极端微生物的一种。”

这项研究是欧盟一项名为P4SB(从塑料废物到使用恋臭假单胞菌合成生物学的塑料价值)的科学计划的一部分,该计划正在尝试寻找可以将油基塑料转化为可完全降解的有用微生物。顾名思义,该项目专注于一种称为恋臭假单胞菌的细菌。

除聚氨酯外,包括赫尔姆霍茨环境研究中心在内的机构也正在测试微生物降解聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)制成的塑料的功效,PET广泛用于塑料水瓶中。

海皮珀说,有关假单胞菌TDA1研究的第一步,是识别能够分解聚氨酯中某些化合物的胞外酶的基因。胞外酶,是细胞内合成然后分泌到细胞外的引起生化反应的蛋白质。

但是,目前尚无计划使用合成生物学技术生产生物塑料来改造这些酶或其他酶。比如,这可能涉及将细菌基因修饰转化为微型工厂,这些微型工厂能够将油基化合物转变为对地球友好的塑料可生物降解的化合物。

海皮珀说,在科学家们能够实现技术和商业飞跃之前,需要更多的“基础知识”,如本研究中收集的知识。



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