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十多年來(lái)，科學(xué)家們一直在探索酶的潛力，以幫助塑料回收，但在過(guò)去六年左右的時(shí)間里，取得了一些重大進(jìn)展。2016年，日本的研究人員發(fā)現(xiàn)了一種細(xì)菌，該細(xì)菌利用酶在幾周內(nèi)就能分解PET塑料。這些酶的一個(gè)工程版本，被稱(chēng)為PET酶，進(jìn)一步提高了性能，在2020年，科學(xué)家開(kāi)發(fā)了一個(gè)更強(qiáng)大的版本，以六倍的速度分解PET塑料。

得克薩斯大學(xué)的一個(gè)團(tuán)隊(duì)著手解決迄今為止這些酶的一些不足之處。根據(jù)這些科學(xué)家的說(shuō)法，該技術(shù)的應(yīng)用由于無(wú)法在低溫和不同的pH值范圍內(nèi)很好地發(fā)揮作用而受到阻礙，缺乏直接處理未經(jīng)處理的塑料廢物的有效性，以及反應(yīng)速度緩慢。

為了解決這些問(wèn)題，該團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了一個(gè)機(jī)器學(xué)習(xí)模型，可以預(yù)測(cè)PET酶中的哪些突變會(huì)賦予它這些能力。這涉及到密切研究一系列PET塑料產(chǎn)品，包括容器、水瓶和織物，然后使用該模型設(shè)計(jì)和制造一種被稱(chēng)為FAST-PET酶（功能性、活性、穩(wěn)定和耐受性PET酶）的新的和改進(jìn)的酶。

事實(shí)證明，這種新創(chuàng)造的酶在30至50°C的溫度和一系列pH值條件下分解PET塑料的能力非常出色。它能夠在一周內(nèi)幾乎完全降解51種不同的未經(jīng)處理的PET產(chǎn)品，在一些實(shí)驗(yàn)中，僅在24小時(shí)內(nèi)就能分解塑料。科學(xué)家們還展示了一個(gè)閉環(huán)的PET回收過(guò)程，其中FAST-PET酶被用來(lái)分解塑料，然后回收的單體被用來(lái)對(duì)材料進(jìn)行化學(xué)重組。

研究報(bào)告作者Hal Alper說(shuō)：“當(dāng)考慮環(huán)境清理應(yīng)用時(shí)，你需要一種能在環(huán)境中工作的酶，在環(huán)境溫度下工作。這一要求是我們的技術(shù)在未來(lái)具有巨大優(yōu)勢(shì)的地方。”

由于能夠在低溫下快速分解消費(fèi)后的塑料垃圾，研究人員認(rèn)為他們已經(jīng)找到了一種便攜、可負(fù)擔(dān)得起并能在工業(yè)規(guī)模上采用的技術(shù)。他們已經(jīng)為這項(xiàng)技術(shù)申請(qǐng)了專(zhuān)利，并希望看到它在垃圾填埋場(chǎng)和受污染地區(qū)投入使用。

Alper說(shuō)：“各行業(yè)利用這一領(lǐng)先的回收過(guò)程的可能性是無(wú)窮的。除了明顯的廢物管理行業(yè)外，這也為每個(gè)行業(yè)的企業(yè)提供了在回收其產(chǎn)品方面發(fā)揮主導(dǎo)作用的機(jī)會(huì)。通過(guò)這些更可持續(xù)的酶制劑方法，我們可以開(kāi)始設(shè)想一個(gè)真正的循環(huán)塑料經(jīng)濟(jì)。”

這項(xiàng)研究發(fā)表在《自然》雜志上。

關(guān)鍵詞：科學(xué)家們研究人員塑料廢物