三分钟了解：降解塑料的降解原理（内附视频）

小智微构工场PhaBuilder

【编者按】

降解塑料在微生物、自然环境等各种作用下，物理形态上从大块的塑料薄膜变为小块的塑料碎片，同时降解塑料的长链结构变为短链。

之后微生物分泌出特定的降解酶，经过消化作用，小分子片段被微生物吸收转化为二氧化碳、水，以及用于合成微生物自身的生物质。

降解塑料顾名思义，即能够发生降解的塑料，在一定条件下能够完全转化为二氧化碳、水及其他小分子生物质，不会留存在环境中造成白色污染。

那么降解塑料为什么能够发生降解，它的降解原理是什么呢？

拿最简单的塑料袋来说，我们可以看到它的产品描述，比如“光降解”。光降解塑料袋的降解方式是，向塑料袋的主要成分——聚乙烯中添加光敏剂，受到光照作用后，光敏剂吸收的能量转移给聚合物分子，引起塑料薄膜的破裂，崩解，最终变成塑料碎片，在视觉上消除了白色污染。

但光降解塑料的问题在于，塑料制品破碎后，基本成分并没有发生改变，只是在体积上由大变小。因此有人建议将“光降解”中的降解改称“崩解”，在定义上严格区分光“降解”与完全降解。

同时，也有科学家提出，塑料的“不完全降解”可能会带来更严重的微塑料问题，崩解后的塑料颗粒可能会进入动物、人体的内部，存在巨大的安全隐患。

此时，一项新的技术出现在人们的面前，即生物降解塑料。生物降解塑料利用了在自然界中大量存在的微生物，被微生物消化吸收，转化为二氧化碳、水及其他生物质，降解的更加彻底。那么，为什么微生物独独偏好生物降解塑料，而对于传统塑料，却迟迟不肯“下嘴”？

这必须从生物降解塑料的结构说起，传统塑料，如塑料袋主要成分聚乙烯，为乙烯单体的聚合物，分子量高、分子键之间连接紧密，微生物难以消化吸收。而生物降解塑料，往往包含N、O等微生物更加偏好的杂原子，微生物能够快速消化吸收。另外，生物降解塑料多含有酯键结构，易于水解，这也加速了塑料整体的降解速度。

我们可以将生物降解塑料的降解分为两个过程：

1、高分子链变成小分子片段的水解过程

降解塑料在微生物、自然环境等各种作用下，物理形态上从大块的塑料薄膜变为小块的塑料碎片，更有利于微生物的附着。同时降解塑料的长链结构变为短链，更易于微生物的消化。

物理形态的变化能够显著加快降解塑料的降解速率。如有科学家针对牛胃中的降解酶做出实验，向酶溶液中加入整块的降解塑料薄膜与磨成粉末的塑料颗粒，经过比较，结果发现，粉末形态的降解塑料降解速率更快。最新研究：牛胃液太牛了！能降解PET、PBAT等塑料

而目前正在研究的海水降解塑料，通过向分子链中加入羟基乙酸等易水解的片段，缩聚成为新的聚合物。其中易水解片段的水解，能够有效加快降解塑料从高分子向小分子的转变过程，最终加快塑料的整体降解速度。

对于降解塑料的降解而言，大块薄膜变为小块碎片、高分子链条变成小分子片段的过程，是降解塑料整体降解速率的决速步。如何加快水解过程，是提高可降解塑料降解速度的关键。

2、小分子在微生物作用下的降解过程

在经过水解后，微生物就能够更好地“吃掉”这些降解塑料小分子。微生物分泌出特定的降解酶，经过消化作用，小分子片段被微生物吸收转化为二氧化碳、水，以及用于合成微生物自身的生物质。

此时，降解塑料就完成了它在自然界中的全部循环，从石油或植物变成分子单体，再由单体物质聚合成为可降解塑料并加工成各类塑料制品，最后，在微生物环境的作用下，转变成水、二氧化碳、生物质，以另一种无害的形式返回到自然环境中。

----------------------End----------------------

微构工场

以合成生物学为基础，以

下一代工业生物技术NGIB

为核心，致力于实现全生物

基PHA等产品工业化生产，

为世界生态环保贡献一份力！

公司官网：www.phabuilder.cn

媒体联系人：Mr. 章

手机（同微信）：18800114781

邮箱：zhangyixin@phabuilder.cn

▲微构工场官方微信公众号

继续滑动看下一个