降解剂的真相探讨：“生物酶”真的能“吃掉”塑料吗？

在生物处理技术中微生物作为自然界的天然分解者，生存环境丰富多样，具有很强的适应能力和很高的进化能力。

通常来说，因为微生物对塑料降解具有高度的专一性，也就是说，一种微生物只能降解一种塑料。

下面我们从不同的学者研究中，找到微生物降解PE、PP、PET、ABS、PS等不同合成塑料的理论支撑或者实践验证。

近年来，关于昆虫啮食并降解PE塑料的研究也有一些报道。昆虫的肠道内存在PE降解细菌，为PE的生物降解提供了一种新途径。如果提取这种PE降解生物酶加入塑料原料中，则可以制造出可降解塑料。

不足之处及尚未解决的问题：

PE 类塑料制品相对分子质量大、表面疏水性强，且可被微生物酶系统利用的官能团少，因而在自然环境中难以矿化。

聚丙烯PP塑料具有较高的分子量、较强的疏水性、较高的化学键能等，这些特性导致这类塑料在环境中很难被微生物降解。

用不同的预处理手段对真菌降解聚丙烯塑料做辅助效果测试，结果发现紫外线处理、金属离子氧化剂处理、或混合淀粉之类的可降解材料，均能在一定程度上提高真菌对聚丙烯塑料的降解能力，而没有预处理的聚丙烯很难被真菌利用。

2019年12月，东莞市和昶兴高分子材料曾公布了一项发明专利《一种全生物降解PVC材料及其制备方法》。

据泡泡网新闻频道报道，在2016年，来自日本的科学家团队在一处垃圾处理场分离出了某种特殊细菌，该细菌是人类已知的第一种以PET塑料作为食物来源的生物。并且发现这种细菌可以在聚合物化学键层面上降解PET塑料。

当将这种全生物降解PS塑料在厌氧条件中或者进行填埋后，其中的谷氨酸组合物和生物酶能够吸引土壤中的微生物附着于该材料。

当材料周围的微生物达到一定数量时，周围的ph值会受微生物影响，将周围的氧转化为二氧化碳和水。

随着填埋后土壤温度的升高，材料内部的生物膨胀剂受外部条件影响，使材料中分子变大，分子外层越来越薄。与此同时，微生物菌群汲取谷氨酸组合物和生物酶为养料，分泌出的酶或酸性物质将大分子逐渐分解为小分子，直至降解过程结束。

生物酶为氧化还原酶、转移酶、水解酶、裂解酶和连接酶中的至少一种。

谷氨酸参与微生物体内的众多反应，是微生物代谢的重要营养物质，可吸引土壤中的微生物聚集。

但添加剂(如增塑剂、润滑剂、色素和抗氧剂等)则降低这种能力。增塑剂残余脂肪酸如硬脂酸酯，可被微生物降解并导致聚合物表面和性能甚至基础结构的破坏。

但是由于微生物降解具有高度的专一性，对许多聚合物机理，至今也不完全清楚，这里仅对已知的一些容易发生生物降解的聚合物机理作了初步讨论。

综合上述研究，微生物或者酶蛋白，是可以在特定的条件下降解塑料的，不过多数研究未能就其降解机理作出强有力的解释，因此，把“降解剂”加到PP、PE等传统塑料中，生产生物降解塑料的做法，至今仍存在诸多质疑。

来源 | PBS降解塑料

作者 | 小将

参考 | 

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