聚氨酯是现代塑料工业中发展最快的品种之一,广泛应用于工业、医疗、建筑和汽车领域。然而,聚氨酯的迅速发展带来了环境污染。

在控制“白色污染”的过程中,科学家们还想通过各种方法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,更环保的生物降解一直是全球塑料污染研究的难点。

然而,据新华社3月31日报道,中国科学家在这一领域取得了突破性进展。中国科学院昆明植物研究所的徐建初研究小组在2017年发现了管状曲霉对聚氨酯的生物降解作用。研究人员认为真菌的生物降解是控制合成聚合物污染的重要途径。研究小组从城市垃圾中分离出一种降解聚氨酯的新真菌,并将其鉴定为管状曲霉。

文章的引言部分特别指出,研究小组“首次发现了管状曲霉可以降解聚氨酯”

该研究结果发表在国际主流环境污染杂志上,标题为“管状曲霉对聚氨酯的生物降解”。

在文章的简介中,作者解释了用真菌降解聚氨酯的三种不同的实验模型(都使用2%葡萄糖溶液):首先,在琼脂培养基中;(2)在液体培养基中培养;第三,埋在土里。

具体步骤如下:

上图显示了在聚氨酯表面生长的管状曲霉的变化,(1)接种了管状曲霉并覆盖有聚氨酯无菌膜的SDA板,(2)孵育4天后将聚氨酯膜转移到MSM琼脂板上,和(3周后从MSM琼脂板上回收聚氨酯膜,(4)在SDA板上孵育2周的降解的聚氨酯膜,(5)降解的聚氨酯膜的对照,(6)对照的扫描电镜,(8)试验的扫描电镜

上图显示了在液体培养基中培养3周的聚氨酯表面上的管状曲霉。(a)灭菌的聚氨酯膜,(B&C)聚氨酯膜在含有2%葡萄糖的液体培养基中孵育21天,(d)在聚氨酯膜表面生长的管状曲霉,和(e)两个月后在培养基中溶解的聚氨酯膜。

上图显示了埋在土壤中4个月的聚氨酯薄膜的扫描电子显微镜照片(a)对照聚氨酯薄膜的扫描电子显微镜照片,(b)埋在土壤中1个月的聚氨酯薄膜的扫描电子显微镜照片,(c)埋在土壤中4个月的聚氨酯薄膜的扫描电子显微镜照片,以及(d)埋在土壤中4个月的聚氨酯薄膜的扫描电子显微镜照片。

上图显示,管状曲霉(a)已在膜电极组件上培养了20天,电竞争扫描图(b)显示菌丝、茎和孢子囊(c)孢子囊上的未成熟孢子,(d)分生孢子和孢子囊具有双层结构,(e)孢子囊上的分生孢子(悬臂),(f)分生孢子显示叶片的网状装饰和叶片顶部两侧的赤道槽,以及(g)单个分生孢子。

中国科学院昆明植物研究所研究员、通讯作者、论文项目负责人许建初认为,塔伯纳蒙塔尼曲霉可以在聚氨酯表面生长,通过生长过程中产生的酶与塑料的生物反应,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。

研究指出,在“塔贝尔纳蒙塔尼曲霉”的作用下,在两周内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。“当然,它的降解效率也受到各种环境因素的影响,包括酸碱度、温度和所用培养基的类型,”许建初说。

许建初指出:“今后,研究人员将逐步确定这种真菌大规模快速繁殖和塑料生物降解的理想条件,为工业化利用真菌降解塑料废弃物和控制塑料废弃物污染奠定基础。”

巴基斯坦首都伊斯兰堡遭受白色污染(信息图表)

这篇文章的第一作者是来自巴基斯坦的汗·塞罗恩博士。他目前在昆明植物研究所从事博士后研究。在这篇文章的简短介绍中,我们可以知道这项技术已经在巴基斯坦首都伊斯兰堡进行了测试,那里受到白色污染的困扰。