塑料垃圾泛滥成灾的当下,可降解塑料聚乳酸(PLA)虽被寄予厚望,却面临工业堆肥降解慢、单体回收难的困境。近日,意大利理工学院的一项研究发现,米曲霉分泌的脂肪酶能在温和条件下高效分解PLA材料,为解决PLA降解和乳酸回收的难题提供了绿色新方案。
工业堆肥瓶颈:效率与回收双重挑战
作为目前应用最广的生物基塑料,PLA由玉米、甘蔗等发酵制成,理论上可在堆肥中分解为水和二氧化碳。但现实中,它需要在60 - 65℃高温,60%湿度的工业堆肥环境中耗时12周才能降解,且无法回收乳酸单体,这让习惯处理天然有机物的堆肥厂对其接纳度不高。如何让PLA更快降解、同时实现资源循环利用,成为行业突破的关键。
酶解新方案:精准攻击+条件温和
米曲霉作为食品工业常用的安全真菌,其分泌的脂肪酶具有无毒、可大规模制备的特点。
研究团队选用食品工业常用的米曲霉脂肪酶,在37℃(接近人体体温)的中性至弱碱性环境中开展实验。结果显示,当pH值调至8.0时,脂肪酶如同“分子剪刀”,精准剪断PLA无定形区域的酯键,而保留其结晶结构。显微镜下可见,处理后的PLA薄膜表面从光滑变得粗糙多孔,亲水性显著提升,这意味着更多酶分子能接触到聚合物链,加速降解进程。
更关键的是,随着酶浓度增加,PLA薄膜和微粒的降解速度明显加快。高效液相色谱检测证实,降解过程中释放出大量乳酸单体——这些“建筑积木”可重新聚合为新PLA,真正实现“从自然到自然”的闭环。
环保与经济双赢:开启循环经济新可能
这是首次报道使用米曲霉脂肪酶对 PLA 成分进行酶促降解,为加速生物降解铺平了道路,证明堆肥可作为生物塑料可行的终端解决方案。
同时,乳酸的回收能够实现化学循环利用,用于合成新的 PLA,推进循环经济发展,为解决 PLA 材料的终端处理难题、推动可持续生物塑料的应用提供了新的思路和方法。