微生物可以“产塑料”，可以“吃塑料”，还能将废弃塑料“变废为宝”，是减塑行动的高效践行者，是解决“白色污染”的一把利剑。

　　从“首屈一指”到“千夫所指”

　　在19世纪中叶，我们熟知的乒乓球还是以稀缺昂贵的象牙为原料制作的，这让乒乓球制作商无计可施，重金悬赏成本低廉的乒乓球。重金之下必有勇夫，美国人海厄特经过不断尝试，幸运地发现了一种由硝酸纤维素以及樟脑制成的热可塑性塑料——“赛璐珞”，成为了“新星”产品，不仅解决了乒乓球制作的问题，还被广泛应用于制造各种物品。随后，具有性能稳定、可塑性强、生产成本低等优点的塑料相继出现，给人们生活带来巨大便利。

　　塑料本没有错，不合理的使用和处置造成了错。目前，全世界每年约生产3.59亿吨塑料，除了9%可被回收，其他90%以上的废弃塑料或被焚烧，或被填埋，或被直接丢弃。预计到2050年，地球上的废弃塑料会达到120亿吨。一般而言，塑料袋在自然条件需要10-1000年才会“消失”。可想而知，自然界还未有足够能力“消化”这与日俱增的废弃塑料。更可怕的是，在塑料不合理的处置的过程中，不仅给自然环境带来了极大的危害，甚至还威胁着你我的生命健康。那么，我们该如何合理解决这日益严重的“白色污染”问题呢?

　　目前，利用微生物“产塑料”和“吃塑料”这两个解决方案得到了青睐。所谓的“产塑料”是利用微生物生产生物可降解塑料的原料;“吃塑料”是指在自然界中找到将废弃塑料作为营养物质进行生长代谢的微生物，它不仅可以加快废弃塑料分解成CO2进入生态循环过程，还能将废弃塑料转化为其它有价值的化学品。这样不仅从源头解决了塑料难降解的问题，还能实现废弃塑料的快速降解和产品升值。

　　微生物如何“产塑料”

微生物“产塑料”过程

　　微生物可将自然界动植物中形成的天然物质(如玉米、纤维素、淀粉、木质素等)转化为生物塑料原料，制备成易于降解的新型塑料。这种生物塑料通常在自然环境中几个月内即可降解，并且降解过程中不会产生有毒残留物，具有可再生性、可生物降解、绿色环保等优势。

　　目前，较为常见的生物塑料包括聚羟基烷烃(PHA)、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)和聚乳酸(PLA)等，已被用于食品包装、餐具和纺织品等。然而目前生物塑料产量仅占塑料年生产量的1%，这和其成本较高密不可分，也限制了其市场的扩大。以PBS为例，其原料丁二酸和丁二醇的价格约是传统塑料的3.6倍。为了有效降低PBS生产成本，江苏省微生物学会青委会秘书董维亮教授研究团队通过“一步厌氧”技术，缩减丁二酸工业菌株构建过程中的有氧培养过程，有效降低了丁二酸的生产成本。该技术的开发，将有望催生生物塑料市场快速复苏，为治理“白色污染”开辟新途径。

　　微生物如何“吃塑料”

微生物利用废弃塑料生产高值化学品

　　最早的废弃塑料存在地球上百年有余，自然界中也进化出一些以塑料为食的生物(包括昆虫、真菌和细菌等)。科学家发现黄粉虫、蜡螟等昆虫能够有效啃食并分解难降解的聚烯烃类塑料，如聚乙烯(PE)和聚苯乙烯塑料(PS)等。

　　江苏省微生物学会青委会秘书董维亮教授研究团队将聚醚型聚氨酯泡沫作为唯一的食物喂食黄粉虫，喂食35天后，聚氨酯泡沫的质量损失高达67%。面对这惊喜的结果，研究团队对黄粉虫进一步分析，发现其降解塑料的秘密武器正是它们肠道中的微生物及其胞外分泌酶。这些酶可以水解聚合物大分子链的化学键，生成低分子量寡聚物或单体分子，进一步被微生物吸收和利用。

　　由此重要发现，不禁想到可以直接从垃圾填埋场、森林和海洋等长期存在塑料垃圾的场所中高效筛选有塑料降解能力的微生物。研究团队筛选出20多株能够分解聚氨酯的微生物，包括真菌和细菌，并对其关键的塑料解聚酶进行挖掘改造。研究团队发现的一株真菌在28天后可以降解43.9%的聚氨酯薄膜，15天后可以降解83.8%的聚氨酯泡沫，并发现真菌降解聚氨酯的能力比细菌强，可能是因为真菌菌丝具有强大的吸附能力以及它们的酶系统和疏水蛋白的有重要的修复作用。这些微生物及其胞外分泌酶可以大大降低塑料的积累量，是一个解决“白色污染”问题的极有前景的方案。

　　微生物如何“变废为宝”

　　塑料降解过程中产生的寡聚物和单体，可以借助物生物“超级工厂”，设计与构建塑料降解物到高值化学品的合成路径，实现塑料循环经济的发展。江苏省微生物学会青委会秘书董维亮教授研究团队通过耦合适应性进化与高通量筛选技术，利用微生物将废弃塑料酶解聚单体1.4-丁二醇、己二酸等原料转化为油脂、鼠李糖脂和PHB等高值化学品，建立了将塑料单体转化为不同高值化学品的生物转化路线，实现了塑料的循环再利用，真正实现“变废为宝”。

　　微生物减塑行动的未来展望

　微生物是减塑行动的高效践行者

　　利用生物法回收塑料过程温和环保，产物价值高，是解决全球“白色污染” 问题的有效方案之一。然而，缓慢的生物降解过程是塑料降解工业化的障碍。为了克服这一局限性，未来需要进一步挖掘高效塑料降解微生物，并通过蛋白质工程对降解酶进一步改造，提高对塑料的降解效率。

　　虽然真正实现回收利用是解决塑料污染问题的关键，但从源头减少塑料产品的使用也是非常重要的。所以，我们每个人都要行动起来，减少对塑料产品的使用，践行绿色生活方式，一起助力减塑行动，实现环境的可持续发展!