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【降解科技】塑料降解从500年降到24小时，全靠一条虫子！-中科大塑聚
如果家里的米生虫子了
而且虫子把塑料袋咬破了
你会怎么做？
扔掉？
你们这些凡人哈哈哈
北京航空航天大学化学学院教授——杨军
他看到了同样的一幕
当时突然就来了灵感：
破掉的塑料袋是被虫子吃进去了吗？
如果吃进去了，塑料袋被消化了吗？
看似简单的几个疑问引发了他和团队13年的潜心研究！
如果说这个问题能够证实的话
那么这将是非常重要的一个发现
为什么呢？
让我们看一下塑料的前世今生。
1920-1930年代各类塑料制品涌入市场战争结束后，塑料保鲜容器等新产品走入消费品市场2016年全球塑料年产3.2亿吨1907年塑料诞生二战期间，天然原料短缺漳平小鱼网，塑料生产又上一个新台阶2015年《科学》报道每年有800万吨塑料垃圾倾入海洋
塑料是一大类的人工合成的可塑性的树脂材料。它的发明是以1907年塑料之父贝克兰注册酚醛合成树脂的专利为标志，塑料的发明为人类开创了新的生活。
由于塑料是高分子量，数万到数十万的分子量，再加上它的物理化学性质的稳定，包括它疏水的特点，所以按照目前的科学估计，塑料在自然界当中降解需要500年以上。
蜡虫是怎么降解塑料的？
基于对塑料的认识， 2004年，杨军教授发现了虫子吃塑料这个现象之后，他就带着研究生秦小燕做了两年的研究，最后证实了：蜡虫可以吃塑料，而且它的肠道的微生物可以降解塑料。
杨军教授和他的团队是怎么做的？
他们解剖了这个蜡虫，拿到里面肠道的内含物，然后跟塑料聚乙烯进行富集培养。
培养完以后七煌五狼黑，他们用培养基把它分离，分离出来以后有纯的菌株。这些菌株有些就有比较强的降解的能力，然后再进行鉴定仕途风流。
这里选择其中的两株菌，一个是阿氏肠杆菌，还有一个就是芽孢杆菌。这两株菌大家可以看到，它都是没有别的可吃的，只有这些薄膜。
它在上面长得非常好，形成了成熟的生物膜，而且这个生物膜是非常致密的，它的活性很强冰川天女传，可以侵蚀腐蚀掉聚乙烯的表面。
它怎么去腐蚀和降解呢？
它是把聚乙烯的这种长链的C-C的这种单键氧化断裂成为一个亲水的碳氧双键的羰基，这就是它降解的一个机制，所以它就变了淘宝优站，它的表面更加的亲水。
在这里我们可以看到培养六十天的话，它可以使得聚乙烯减重6%和11%，聚乙烯的分子量可以降到6%到13%。
这个工作总结出来后，杨军教授团队就投给了在环境科学领域里最顶尖的期刊叫《环境科学与技术》《Environmental Science & Technology》同业鸦片。发表完以后引起了新闻报道的热浪，他们欢呼聚乙烯可以生物降解了！
美国化学会《新闻周刊》ACS News Service Weekly PressPac认为，杨军教授团队的工作是开创了一个祛除难降解的固体废弃物包括直接降解塑料的一个新的途径和方法。
塑料转化成肌肉
第二个例子，黄粉虫啮食跟降解聚苯乙烯。
黄粉虫也是个害虫，但是它也是个美食，因为它高蛋白高脂肪。我们的宇航员现在在国际空间站里面就吃这个十六字令三首。
聚苯乙烯，大家应该都知道，就是我们现在常见的白色垃圾塑料土屋宏明。
杨军教授团队做了一个实验，他们喂了500条这样的虫子，30天之内它可以吃聚苯乙烯，就是吃泡沫塑料，它可以吃到1.8克。
然后进行对照实验，给它吃泡沫塑料，林志忆同时也给它吃它最喜欢的麦麸，两个的存活率是没有显著的差异，所以在30天之内吃这个泡沫塑料，它一样可以长得很好。
如果给它泡沫塑料和麦麸的话，它两个都可以吃并生长，所以泡沫塑料也可以做黄粉虫的一个很好的食物来源。
它吃完以后，杨军教授团队就收集这个虫粪宝露斯。
吃了麦麸的和吃了泡沫塑料的虫粪，他们用一种化学的方法叫GPC凝胶渗透色谱证明了它的分子量子降低了。
另外从热重的角度，虫粪里面所含的聚苯乙烯的分子量降低了，而且它的含量也降低了。
它吃进去的这些泡沫塑料是怎么转化的呢？ 50%都转化为二氧化碳和虫子的肌体，他们就说它长肌肉了。
为了更加科学地证实降解的科学性和真实性，杨军教授他们采用了在生物化学机理研究当中的一个精标准的方法叫做同位素示踪的方法。就是用碳-13标记的聚苯乙烯还有麦麸来喂食黄粉虫。
最后的结果证明，黄粉虫把聚苯乙烯降解矿化为了二氧化碳，同时它也同化转化成了这个虫子的肌体。所以这个就充分证明了黄粉虫能够把聚苯乙烯进行降解。
证实肠道菌群在起作用
在整个过程当中黄粉虫的肠道菌群起什么作用呢？
他们先做了一个抑菌圈的实验，确定了庆大霉素对肠道菌群的抑制能力是最强的，然后给黄粉虫喂食庆大霉素。
十天以后，肠道里面的菌群——叫微生物也好细菌也好，就降到零了。
那么，如果它再吃了聚苯乙烯，它降解的效率就很低了。
他们再用碳-13标记的聚苯乙烯来做的话，也是同样的结果。
这就充分证明了肠道菌群在整个黄粉虫降解聚苯乙烯的过程当中发挥了主要的作用。
杨军教授团队再进一步像第一个例子一样，同样的方法去用肠道里面的微生物分离出来的高效降解聚苯乙烯的这些菌株做同样的实验。
这些细菌，一个叫微小杆菌，一个叫金黄杆菌，它也能够在聚苯乙烯的这个薄膜上面非常好地生长。
因为它的活力很强，而且它也能够腐蚀或者侵蚀聚苯乙烯膜的表面，能够使得聚苯乙烯膜的亲水性增强，疏水性降低。
如果把它培养60天的话，它可以使得聚苯乙烯的重量减重6.5%到7.5%，而且也能够使聚苯乙烯的分子量降低胡天鸽。
所以根据前面的这个实验的结果，他们又绘制了一个聚苯乙烯在黄粉虫肠道里面降解过程的一个示意图。
从500年到24小时
杨军教授团队发表的论文为塑料的生物降解研究和论文的发表带来了春天。正如《自然》杂志《材料》子刊，今年6月份它以这样的题目宁波做网站，叫“Plastics on the Menu”。翻译成“塑料已经美味可餐”，来欢呼这个春天的到来。
昆虫的肠道高效降解细菌是在24小时之内，自然界的降解大概需要500年。
所以我们开创了一个颠覆性的技术，而且我们非常自豪的说这是带有中国标签的工作！
寻找塑料的阿喀琉斯之踵
杨军教授表示，将不忘初心，继续努力去找到这个塑料的阿喀琉斯之踵。
什么意思呢？那就是找到塑料降解的、生物降解的最薄弱的环节。
现在中国的微生物组计划已经列入十三五的规划，希望在这样的计划的支持下，围绕着昆虫肠道微生物组做好基础研究，同时要发展颠覆性的技术，并且要实现产业化的应用。
相信在我们科学家跟企业家的共同努力之下，我们一定能够成功欺凌游戏2！
资料来源：CC讲坛
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