PET塑料废弃物及微塑料生物降解转化的研究现状与展望

塑料工业的发展在给人类社会带来方便的同时,也导致大量的废旧塑料垃圾不断产生,给全球生态系统带来了严重的负担.我国是塑料生产和消费大国,在塑料的研究和治理等方面都面临空前的国际舆论压力,近年来,我国相继推出一系列限塑禁塑政策,发展高效塑料降解策略已成为生态,环境,能源等领域发展的迫切需求.聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)是应用广泛的合成聚酯之一,通过生物酶法对其回收是一种绿色理想的处理方法,为解决PET废弃污染提供新契机.近年来,不同来源的PET水解酶可分为来自嗜热微生物(放线菌和真菌)的嗜热降解酶和来自中温细菌的温和降解酶.这2种在不同温度下发挥高效PET降解能力的酶对于PET废弃塑料处理有着不同的优势。

PET性质

化学名称为聚对苯二甲酸乙二醇酯，属于结晶型饱和聚酯，为乳白色或浅黄色、高度结晶的 聚合物，表面平滑有光泽，是生活中常见的一种热塑性树脂。具有优良的物理性能，使用温度可达120℃，电绝缘性优良，抗蠕变性，耐疲劳性，耐摩擦性、尺寸稳定性都很好。

PET塑料废弃物的主要处理方法

常用的PET塑料处理方法如填埋、热解、焚烧等成本较高，且会对环境产生污染。因此，寻找一种低成本、无污染的处理方法显得尤为重要，此时PET的生物降解就展现出了极大的优势。

 PET的生物降解是指在微生物产生的生物活性酶的作用下，将复杂的聚合物分子转化为简单的小分子，以满足其能量的需求。通过微生物或酶将PET降解为对苯二甲酸双羟乙酯(BHET)、对苯二甲酸单羟乙酯(MHET)、对苯二甲酸(TPA)和乙二醇(EG)等组分。

(1)微生物与PET塑料表面发生相互作用，使微生物菌落附着在材料表面形成生物膜，以利于微生物分泌的胞外降解酶在聚酯表面的富集；同时微生物分泌多聚糖粘附在塑料表面，使其发生“微生物污着”；

(2)降解酶进攻聚酯链段中的酯键，使其发生水解，逐步降低聚酯的分子量，使其解聚成可被微生物吸收的低聚物；

(3)随后微生物吸收低聚物，并通过新陈代谢将其转变为水和CO2，其中的化学能用于微生物自身的生长繁衍。生物降解过程首先发生在聚酯表面，由外向内逐步进行；聚合物质量逐渐损失，直至发生解体、被完全降解。