许建初团队：真菌“吃”掉塑料垃圾难题

1869年，美国人海耶特发现，在硝化纤维中加入樟脑和少量的酒精可以制成一种塑料，这种塑料可以在热压下成型为塑料制品，称为赛璐珞。从那以后，塑料工业已经有120年的历史了。塑料给人类生活带来了许多好处。它们便宜、轻便、用途广泛，已成为世界各地现代生产和生活的主要材料。需求仍在增长。艾伦·麦克阿瑟基金会新塑料经济倡议的负责人罗布·奥普萨默早些时候在接受媒体采访时说，到2030年，塑料需求可能会翻一番。

然而，在享受塑料给日常生活带来的便利的同时，塑料垃圾带来的环境问题也引起了人们的关注。大多数塑料被掩埋或进入海洋环境，而进入环境的塑料废物给野生动物和生态系统带来了危害。

如何处理这些塑料废弃物已经成为世界各国共同关心的关键问题之一。

生物降解成为热点

中国科学院昆明植物研究所的徐建初团队最近宣布了在塑料生物降解领域的一项重大突破——发现了由管状曲霉对聚氨酯进行生物降解。研究结果被命名为“曲霉对聚氨酯的生物降解”，并发表在国际主流环境污染杂志上。

在接受《中国科学》采访时，许建初说，他之所以选择这个研究课题，是因为他看到工业合成塑料的生产和使用已经对环境造成了严重的危害。他介绍说，聚氨酯是一种新型有机高分子材料，是现代塑料工业中发展最快的品种之一。它广泛应用于工业、医疗、建筑和汽车领域，被称为“第五大塑料”。日常生活中常见的泡沫塑料、海绵和汽车坐垫都是由聚氨酯制成的。

“全球聚氨酯(PU)年产量估计约为800万吨(Mt)，并且逐年增加。这些不可降解的聚氨酯废物造成土壤和水污染，最终进入海洋生态系统。然而，传统的填埋和焚烧方法占用大量土地资源，影响土壤结构和大气环境，容易造成二次生态污染。”

科学家们想尽一切办法来研究聚氨酯材料的化学降解。目前，聚氨酯材料的化学降解主要包括水解、热降解、光降解等。然而，这种降解成本高，容易产生二次污染。

为了解决“白色污染”问题，实现人类社会和自然环境的可持续发展，利用生物方法降解塑料已经成为当今的一个研究热点。

食用塑料的管状曲霉

在此之前，2016年，日本京都理工学院的KoheiOda研究小组报告发现了一种在塑料加工方面具有巨大潜力的微生物，名为Ideonellasakaiensis，其结果发表在《科学》杂志上。

小田耿平之前的研究和徐建初团队目前的研究的基本策略大致相似:从塑料垃圾密集的地方开始，找到那些吃塑料垃圾的“小家伙”。

在巴基斯坦*堡的垃圾收集区采集干净的土壤样品后，将它们放入灭菌池中，并与高纯度聚氨酯(PU)膜混合，然后发现能够降解PU的管状曲霉。

许建初解释说，曲霉tabernaemontani可以在聚氨酯表面生长，并通过生长过程中产生的酶和塑料之间的生物反应破坏塑料分子或聚合物之间的化学键。同时，这种真菌还利用其菌丝的物理强度来帮助“破坏”塑料聚合物。在曲霉tabernaemontani的作用下，在两周内就可以明显看到在自然环境中难以降解的塑料的生物降解过程，两个月后培养基上的塑料聚合物基本消失。

与Ota的耿平团队之前的研究相比，两者都是关于有机塑料聚合物的微生物降解的研究，降解效率相似。

但同时也有三个不同之处:第一，塔宾曲霉是一种真菌，而伊德涅拉是一种细菌；其次，降解的塑料材料是不同的。许建初的团队研究并降解聚氨酯，而Oda的团队研究并降解聚对苯二甲酸乙二醇酯；第三，伊德涅拉松是首次发现的新种，由研究小组自己命名，而塔宾根曲霉不是首次发现和命名，但它有降解塑料的能力还是第一次。

或者成为控制污染的工具。

谈到目前塑料废弃物处理的两个主要方向，许建初告诉《中国科学报》记者:首先，发现降解塑料废弃物的关键微生物和酶，并促进其大规模生产；二是生物降解塑料的研发，主要是通过淀粉、二氧化碳等可降解小分子的聚合来生产塑料产品。

“真菌分解有其独特的优势。与其他传统处理方法相比，真菌分解可以将聚合物完全降解成小分子，占地少，不形成二次污染。它产生的小分子物质可以被其他生物重新吸收和利用。”

从已发表论文的简要介绍来看，研究结果已经在巴基斯坦首都*堡进行了测试，那里受到白色污染的困扰。许建初告诉记者，根据目前的研究，塔宾曲霉具有广阔的应用前景，“它属于可培养真菌，且培养条件不苛刻。适合未来大规模生产。目前，它仍处于实验室小批量培养阶段，一旦清楚了解其机理，就可以应用于大批量试验”。

许建初认为，在真正成为“污染控制工具”之前，还需要解决以下四个主要问题:真菌的大量生产、塑料废弃物的分类和预处理、真菌培养条件的建立以及对其中关键酶和机制的了解。

许建初强调:“被真菌降解的塑料有其自身的特殊性，也可能对塑料的成分和结构有特定的要求。此外，真菌降解塑料的能力受环境因素如温度和酸碱度的影响。在自然环境中，这一过程可能会受到其他微生物的抑制。”