雖然我們現在使用著各種各樣的塑料,但是大部分塑料都是人造聚合物,它的本質是由重復的碳基單體結構單元制成的長鏈分子。
換句話說,塑料也是有機物,而且自然界存在很多類似的物質,比如木質素、纖維素等等,這些天然聚合物現在基本都會被微生物降解——對于我們感觀來說這個過程就是腐爛。
另外,那些高等食草動物也可以通過共生的微生物食用這些材料。
之所以現在塑料還不會腐爛,是因為它們出現的時間太短了——也就70來年,許多生物還沒有獲得降解塑料的“工具包”。
△ 細胞群落在PET上生長
但是很明顯塑料這些人造聚合物對于微生物來說,是相對容易適應的,所以實際上現在已經發現了許多能夠降解塑料的微生物了。
另外,現在也發現的許多食用塑料的蟲子,它們的本質和食草動物消化纖維素沒有太大區別,大多也都是通過共生的微生物實現的。
這里說個題外話,在植物進化出木質素這種聚合物來讓自己變得更高大、更具競爭優勢的時候,地球生物是花了很長很長時間(數千萬年)才真正能夠降解這種“領先時代”的有機物。這可能就是為什么大約90%的煤炭都形成于石炭紀和二疊紀的沉積物(時間大約是3.5億到2.5億年前),因為那時候木質素剛剛出現,生物降解木質素的效率極低,導致植物死亡之后都沉積了起來(當然這只是煤炭的一種解釋)。
那么,還有一個廣為流傳的問題,既然有這些生物的存在,也已經被發現,為什么科學家沒讓它們普及呢?
這里的因素其實有很多,但其中最關鍵的,我覺得是塑料的種類非常多,不同塑料的化學構成是完全相同的,而生物都只能處理特定的種類的塑料。
這意味著,如果我們要推廣這些吃塑料的生物之前,我們需要先進行垃圾分類,把特定的垃圾給它取出來,然后再喂食給這些生物。
垃圾分類的成本比想象得要高得多,而塑料作為垃圾的危害遠沒有達到要去精細化分類它們的程度,處理塑料也帶不來太多的經濟效益。
比如,一種黃粉蟲,它們以食用聚苯乙烯而聞名,所謂聚苯乙烯就是我們使用的泡沫,這是最常見的塑料之一。
△ 黃粉蟲吃泡沫的情景
它們處理泡沫的效率并不差,但是專門分類出泡沫喂養黃粉蟲并不容易,養殖黃粉蟲的變現方式也有待開發。
(其實,黃粉蟲可以成為家畜和寵物的蛋白質來源,是不錯的變現渠道,最難的還是垃圾分類。)
其次,那些處理塑料的微生物,它們的效率通常非常低下!
我們前面提到的黃粉蟲,它之所以能夠消化聚苯乙烯靠的就是靠腸道的微生物群落,但是這些微生物被提取出來后,就基本沒有什么處理能力了。
不過有一些微生物,它們不需要通過共生,自身就能處理塑料。
比如近兩年剛剛發現的大阪堺菌(Ideonella sakaiensis),這個細菌可以降解聚對苯二甲酸乙二醇酯,也就是PET,這也是最常見塑料之一,我們平時看到的各種飲料瓶、許多人穿的衣服,都是由PET制成的。
可以說大阪堺菌的發現是處理這類塑料的希望,然而利用大阪堺菌處理一塊釘子大小的塑料,最少就要6天時間,這與我們的生產速度相比,簡直杯水車薪。
另外,如果用這些細菌處理塑料的話,塑料并不能直接填埋,因為這些細菌基本是好氧菌,而不填埋這些垃圾的話,以這些細菌的處理速度,沒兩天整個城市就被垃圾吞沒了。
最后,我覺得還有一個關鍵的點,就是這些降解塑料微生物的普及,對塑料制品并不友好,沒人愿意看到自己的塑料包裝會自然腐爛。
我覺得通過改造這些降解塑料的微生物,讓它們變得高效,應該不會太難,但是它們變得高效的話,很可能就意味著它們會成為塑料的公害,那些我們正在使用的塑料也有極大的可能被這些細菌污染。
如果是那樣的話,飲料用什么來裝,衣服用什么來做,還有塑料的產業鏈怎么辦?
這里有一個著名的例子,惡臭假單胞菌是一種人為改造的生物,1971年通過基因工程制造出來,目的是讓它去處理泄漏的石油。
然而,這種細菌現在已經被棄用了,因為它是石油公害,它不僅處理泄漏的石油,也會消耗正常開發的石油。
可能正因為存在這種原因,資本對食用或者降解塑料微生物的開發積極性應該也并不高(這是我個人感覺)。
生物本身對處理塑料就很困難——不是條件要求高就是效率低,資本的積極性也不高的話,自然就難以普及了!
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