垃圾危機新救星?澳洲科學家從「超級麥皮蟲」找到分解塑膠的方法

你聽過俗稱超級麥皮蟲的大麥蟲嗎?科學家發現大麥蟲的幼蟲可以撕咬塑膠,將塑膠逐一消化分解。而他們相信,只要成功研究出大麥蟲的腸道酵素是如何分解塑膠,人類難解的塑膠問題或許也能迎刃而解。

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塑膠危機新希望?

吃完的泡麵盒、喝完的飲料杯,這些垃圾隨手一丟後累積起來的數量十分可觀,但也因為這些塑膠材質的廢棄物在自然界中難以被分解,往往只能送入掩埋場或是焚化驢處理,造成大量的環境議題與垃圾危機。

人們對於怎麼處理這些塑膠向來頭痛不已,不過幸好澳洲昆士蘭大學(University of Queensland)微生物學家林克(Christian Rinke)的實驗室帶來一些好消息——他發現一種可以只吃塑膠就能維生的神祕生物。

一吃就停不下來

在林克的實驗室中,有幾隻淡褐色細長的幼蟲緩緩爬行、蠕動,牠們發出微弱的咀嚼聲,津津有味地吃著眼前的白色立方體。那些立方體不是甜甜的砂糖,而是一種俗稱保麗龍的聚苯乙烯發泡塑料(styrofoam)。

林克形容這些蟲啃食著保麗龍就停不下來的樣子,「就像一台吃塑膠的機器」。

本次研究中的關鍵生物——不停咀嚼著保麗龍的大麥蟲幼蟲。

牠名叫大麥蟲

這些蟲是大麥蟲(Zophobas morio)的幼蟲,牠們另一個常見的名字是「超級麥皮蟲」(Superworm,又譯超級蠕蟲)。林克與他的同事先前發現大麥蟲的幼蟲可僅靠吃聚苯乙烯(polystyrene,PS)過活。

在那之後,他們不斷餵食幼蟲吃保麗龍,並觀察這些幼蟲中的腸道酵素(enzymes)是如何快速有效地消化、分解這些塑膠。他們也將此次研究發布在期刊《微生物基因體》(Microbial Genomics)上。

分解聚苯乙烯的救星

聚苯乙烯是一種塑膠,廣泛地運用在我們的生活中,像是生鮮食品包裝,還有家電及建築材料上。然而,聚苯乙烯所產生的廢棄物雖可回收,但處理不易。

一些業界專家表示,所有塑膠材料中,保麗龍是最麻煩的,密度大又占空間,而且這些材料製成的杯子和盤子容易被食物和飲料汙染,不易回收,通常都會以掩埋方式處理,但時間上需要耗費500年才能將它們分解。

澳洲昆士蘭大學的研究人員為此研究這些昆蟲是怎麼分解塑膠材料,尤其是聚苯乙烯。

此次研究的共同作者林克表示,「我們的生活離不開塑膠,它們到處都是。但這個(大麥蟲)可以是比較好、對環境友善的新方法」。

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找出大麥蟲分解保麗龍的關鍵

研究人員將大麥蟲的幼蟲分成三組。第一組是吃有機認證的小麥粉,第二組吃純保麗龍,第三組則什麼都不吃。

三周之後,第一組長得最健康,有90%長成成年體的甲蟲,第二組有66%,而第三組只有10%。在此次研究中,研究人員證明大麥蟲確實能夠消化保麗龍,也觀察到大麥蟲的糞便顆粒從淺棕色轉變為白色。

緊接著,研究人員利用「總體基因體學」(Metagenomics)的技術比較三組大麥蟲幼蟲的腸道微生物組,並定序出幾個關鍵細菌帶有可分解塑膠的基因。

找到與大麥蟲腸道酵素中有關的資訊後,林克認為至此他們的研究有了很大的進展。研究人員希望未來能複製出這些酵素,並研究出它究竟能一次消化多少的聚苯乙烯。另外,也會試著修改酵素,以便找到分解塑膠的最有效方法。

林克表示,如果研究成功,以後的廢棄物處理人員就能將回收保麗龍等聚苯乙烯材料,放入由大麥蟲酵素製成的溶液中分解。未來甚至可以再生出新的材料,減少塑膠的製品。

值得肯定的成果

未參與此次研究、德國格賴夫斯瓦爾德大學(University of Greifswald)的生物學家邦書爾(Uwe Bornscheuer)表示,他一直等待像這樣的研究出現。科學家數十年前就發現某些昆蟲的幼蟲可以透過吃來分解塑膠,但這次的研究有很高的價值,因為是第一次以總體基因體學的技術做出準確的分析。

但還是有些小疑慮

不過,美國德州大學奧斯汀分校(The University of Texas at Austin)的分子生物學教授艾靈頓(Andrew Ellington)認為,科學家在很久以前就知道某些昆蟲幼蟲能分解塑膠,但至今無人把這方法成功轉換到垃圾處理的工業領域中。

艾靈頓表示,找到關鍵的酵素是一步,但要實際運用到工業環境中又是另一步。「如果你在海灘上或是在蟲子的腸道中發現了什麼,很棒,但那些酵素通常是在你發現的條件下可以運作。但要在工業的高溫條件下順利運作,可能又是另外一回事了。」艾靈頓說道。

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