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
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。
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》。
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。
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》。