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生物塑膠半年降解｜美國研生物複合塑膠 嵌入細菌孢子 遇堆肥激活分化快速降解

By on May 2, 2024

原文刊於信報財經新聞「EJ Tech 創科鬥室」

坊間部分塑膠標榜生物降解，惟效果未如理想，對環境構成污染。美國加州大學聖迭戈分校研發一種生物複合塑膠，原理是把熱塑性聚氨酯（TPU），嵌入微生物「枯草芽孢桿菌孢子」。這種新型塑料埋在攝氏37度、相對濕度介乎44%至55%的地底時，孢子就會發芽並自行降解，短短半年時間消化絕大部分物料。

圖左為熱塑性聚氨酯（TPU），圖右為枯草芽孢桿菌孢子。（UC San Diego提供圖片）

一般塑膠垃圾需時數百年才能降解，原因是大多數聚合物的化學結構非常穩定。TPU是一種柔軟耐用的商業塑料，常用於製造鞋、運動用品、手機殼及汽車零件，隨處可見。

至於枯草芽孢桿菌，本身是一種益生菌菌株，被指對人類及動物安全，甚至對植物健康有益，有能力分解塑膠聚合物。

堅韌與強度大幅提高

研究人員發現，生產塑膠所使用的高溫，會殺死大多數細菌，但經過實驗室基因改造後，當材料以機器擠壓成形，塑膠溫度升至攝氏135度時，高達96%細菌仍能存活。此外，孢子更可作為強化填料，類似鋼筋加固混凝土，令新塑料比普通TPU堅韌37%，拉伸強度亦高出30%，論文發表在學術期刊《自然通訊》。

孢子更可作為強化填料，令新塑料比普通TPU堅韌37%。（UC San Diego提供圖片）

為避免該塑料在日常環境中輕易降解，細菌以孢子形式混合，添加蛋白質保護屏障，令其處於休眠狀態，即使缺乏營養仍能存活。當塑料接觸堆肥，土壤的營養物質及水份，才會激活細菌繁殖，最快在堆填後5個月，分解約90%塑膠，激活時會發出綠色螢光。研究團隊擬擴大生產規模，提升細菌分解能力，並探索TPU以外的塑膠類型。

TPU塑膠嵌入細菌孢子後，埋在地下約5個月後，可快速分解九成物料。（UC San Diego提供圖片）

不過，這項新技術未必適合用於處理食品，或地底電纜等場景。

港大揭白蟻貢獻良多

順道一提，在全球碳循環和養份循環中，凋落物降解（即分解）是關鍵過程；細菌及真菌等微生物，更是自然界最重要的降解者。香港大學生物科學學院的研究指出，土壤中的無脊椎動物（尤其白蟻）有助分解有機物及重新分布養份，可說是重要的生態工程師。

研究發現，無脊椎動物對全球森林凋落物分解的貢獻佔31%，其中熱帶和亞熱帶森林的土壤無脊椎動物，對降解的貢獻是溫帶及寒帶森林的1.4倍，論文最近發表在《生態學快報》。

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