賈運(yùn)普,邢建民,3

(1.中國(guó)科學(xué)院 過(guò)程工程研究所 綠色過(guò)程與工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100190;2.中國(guó)科學(xué)院大學(xué) 化學(xué)工程學(xué)院，北京 100049;3.化學(xué)與精細(xì)化工廣東省實(shí)驗(yàn)室，廣東 汕頭 515031)

塑料是現(xiàn)代社會(huì)不可或缺的一部分，因其具有質(zhì)量輕、耐用、韌性大、生產(chǎn)成本低和易于大規(guī)模生產(chǎn)等特性，在工業(yè)生產(chǎn)、商業(yè)包裝和家庭生活中有著廣泛的應(yīng)用。在過(guò)去的半個(gè)世紀(jì)里，人口增長(zhǎng)、經(jīng)濟(jì)進(jìn)步、對(duì)商品需求和生活方式的改變顯著增加了塑料制品的生產(chǎn)需求，其使用量增加了25倍[1]。在公眾和工業(yè)需求的推動(dòng)下，全球塑料年產(chǎn)量從1950年的200萬(wàn)t增加到2014年的3.11億t，2018年增至3.59億t，市場(chǎng)年增長(zhǎng)率超過(guò)5%；在快速的城市化和人口增長(zhǎng)的驅(qū)動(dòng)下，預(yù)計(jì)到2050年，塑料年產(chǎn)量可能會(huì)增加到12億多t[2]。

塑料制品與人類生活息息相關(guān)，它們?cè)诮o人類帶來(lái)便利的同時(shí)，也存在著極大的健康和環(huán)境威脅。據(jù)估計(jì)，截至2015 年底，由原始材料和二次(回收)塑料產(chǎn)生的所有塑料廢棄物為63億t[3]，其中，大約8億t(12%)塑料被焚燒，6億t(9%)被回收，大約49億t(60%)被丟棄并堆積在垃圾填埋場(chǎng)或自然環(huán)境中。塑料制品在環(huán)境中隨著時(shí)間的推移會(huì)降解為更小的顆?！⑺芰虾图{米塑料。據(jù)估計(jì)，每年有大約300萬(wàn)t微塑料泄漏到環(huán)境中[4]，由于其尺寸較小，能在土壤、水和空氣中擴(kuò)散傳播，容易造成更加廣泛的污染。微塑料會(huì)吸附重金屬、藥物毒物、阻燃劑和其他增塑劑等共污染物，而且這些微塑料可以輕易進(jìn)入生物機(jī)體，對(duì)植物、陸地和水生動(dòng)物造成危害[5-6]。微塑料可以滲透食物網(wǎng)并沿著食物鏈運(yùn)輸，人類作為食物鏈中的頂級(jí)消費(fèi)者，非常容易受到微塑料污染[7-8]。攝入和吸入環(huán)境中的微塑料會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生廣泛的毒性，可能會(huì)對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)和生殖系統(tǒng)造成損傷[9-11]。已有證據(jù)顯示微塑料通過(guò)激活絲裂原活化蛋白激酶途徑來(lái)促進(jìn)人類的炎癥反應(yīng)，還通過(guò)抑制乙酰膽堿酯酶活性(可導(dǎo)致癌癥發(fā)展的炎癥反應(yīng))對(duì)神經(jīng)產(chǎn)生毒性作用，更重要的是微塑料與人體之間的相互作用會(huì)在分子水平上影響細(xì)胞功能[12-13]。此外，塑料污染已導(dǎo)致全球大量海鳥和海洋動(dòng)物死亡，在全球范圍內(nèi)引起了廣泛的關(guān)注。

1 聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)現(xiàn)狀概述

在所有的塑料制品中，聚乙烯(PE)、聚氨酯(PUR)、聚氯乙烯(PVC)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)和PET等熱塑性材料占全球塑料使用總量的80%，其原材料(石油和天然氣)是不可再生資源。PET是由對(duì)苯二甲酸(TPA)和乙二醇(EG)這2種單體為重復(fù)單元構(gòu)成的極性的高分子量、熱塑性半結(jié)晶聚合物[14]，由杜邦公司在19世紀(jì)40年代中期開(kāi)發(fā)生產(chǎn)，因其優(yōu)異的力學(xué)性能而成為最常用的熱塑性塑料之一，集中用于飲料和食品的包裝以及合成紡織纖維的生產(chǎn)中。1958—2018年，全球塑料總產(chǎn)量約83億t，其中PET的市場(chǎng)份額達(dá)到10.2%，是使用最廣泛的商品級(jí)塑料之一[15]。PET在自然條件下至少需要數(shù)百年才能完全分解[16]，目前環(huán)境中已經(jīng)積累了大量的PET塑料垃圾，對(duì)海洋和淡水生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)成了嚴(yán)重的威脅，并對(duì)食物鏈中所有形式生命的健康形成了潛在危害。PET塑料樣本通常被發(fā)現(xiàn)集中在生物體的消化道中，可被降解并進(jìn)一步轉(zhuǎn)移到周圍的組織或循環(huán)系統(tǒng)中，并在食物鏈中積累，給各種瀕危物種的生存帶來(lái)了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，已經(jīng)威脅到生態(tài)系統(tǒng)的生物多樣性[17]。包括人類在內(nèi)的不同營(yíng)養(yǎng)水平的各種生物對(duì)塑料的攝取正在成為一個(gè)全球性的健康問(wèn)題。因此，我們需要一個(gè)有效和全面的全球塑料制造和廢棄物管理系統(tǒng)來(lái)應(yīng)對(duì)PET持續(xù)增長(zhǎng)的需求及其廢棄物的處置問(wèn)題，以減少它對(duì)大自然的破壞及對(duì)生物系統(tǒng)的潛在危害。

2 廢棄PET塑料的處理途徑

廢棄PET塑料處理方法通常包括填埋、焚燒、機(jī)械粉碎、微生物分解、熱分解和改性再利用等(圖1)，其中垃圾填埋和焚燒是傳統(tǒng)PET廢棄塑料的主要方法。這2種傳統(tǒng)處置技術(shù)不僅浪費(fèi)了大量資源，還伴隨著嚴(yán)重的二次污染問(wèn)題。

圖1 PET塑料廢棄物的主要處理方法

對(duì)于塑料填埋來(lái)說(shuō)，一方面，塑料廢棄物密度小、體積大，導(dǎo)致填埋場(chǎng)占用空間很大，這加劇了土地資源的短缺[18]；另一方面，在自然環(huán)境下PET塑料的生物降解非常緩慢，它們被填埋后將可能成為永久性垃圾，會(huì)嚴(yán)重阻礙地表水的滲透和地下水的循環(huán)[19]。此外，塑料中的增塑劑或顏料等添加劑會(huì)造成二次污染，不符合可持續(xù)發(fā)展的要求。

直接進(jìn)行焚燒是廢棄PET塑料另一種常見(jiàn)的處理方式，廢棄塑料可被燃燒用于發(fā)電，因?yàn)樗鼈兙哂?0～40 MJ/kg的高熱值，與原油的熱值(45 MJ/kg)相當(dāng)[20]。許多國(guó)家采用焚燒塑料廢棄物的方式來(lái)回收能源，以節(jié)省垃圾填埋場(chǎng)的空間，并通過(guò)抵消其他基于化石燃料的能源生產(chǎn)來(lái)提供一些環(huán)境效益。雖然廢棄塑料焚燒的主要產(chǎn)物是CO2和H2O，但由于塑料成分的不同和焚燒條件的變化，焚燒會(huì)產(chǎn)生多環(huán)芳烴化合物、CO等有害物質(zhì)[21]。另外，廢棄塑料中可能含有Hg、Cd和Pb等重金屬化合物，經(jīng)焚燒后，這些重金屬作為焚燒殘?jiān)c煙塵一起排出，給環(huán)境造成了極大的污染[22]。此外，塑料焚燒的能量回收效率低，建造焚燒裝置的成本也很高，并不是處理廢棄PET塑料的理想方式。

廢棄塑料經(jīng)水洗和物理粉碎后可進(jìn)一步被回收利用,典型應(yīng)用是作為塑料填料、建筑配件和混凝土骨料[23]。早在十幾年前，印度的KK Plastic Waste Management(KKPWM)公司就測(cè)試發(fā)現(xiàn)利用廢棄PET和PE塑料修建的道路使用壽命比傳統(tǒng)道路更長(zhǎng)[24]。物理處理方法生產(chǎn)效率高、操作簡(jiǎn)單、二次污染少、成本低，但再制造得到的產(chǎn)品性能差、經(jīng)濟(jì)效益低。

熱分解是廢棄塑料化學(xué)回收利用的重要手段，具有利用率高、產(chǎn)品價(jià)值高等優(yōu)點(diǎn)。熱分解法旨在將廢棄塑料聚合物轉(zhuǎn)化為原始單體或其他有價(jià)值的低分子量化學(xué)產(chǎn)品[25]，這些產(chǎn)品可用作固體和氣體燃料或作為各種下游工業(yè)再生產(chǎn)的原材料。目前，雖然國(guó)內(nèi)外對(duì)廢棄PET塑料裂解進(jìn)行了深入的研究，但傳熱、溫度、升溫速度、反應(yīng)器類型和裂解產(chǎn)物分布等因素仍需綜合考慮，所需的設(shè)備和技術(shù)成本都比較高。PET是一種對(duì)缺口敏感的熱塑性塑料，回收再用的PET二次產(chǎn)品的沖擊強(qiáng)度等力學(xué)性能降低，這大大限制了它的應(yīng)用潛力。為了達(dá)到或超過(guò)原始塑料制品的性能，研究人員采用各種物理和化學(xué)方法對(duì)廢棄塑料進(jìn)行改性，比如將功能化丙烯腈-丁二烯橡膠加入PET中，是一種對(duì)PET進(jìn)行物理改性的有效途徑和回收PET塑料廢棄物以擴(kuò)大其應(yīng)用的新方法[26]。

化學(xué)改性是指通過(guò)交聯(lián)、接枝或共聚等方式，在原有分子鏈中引入其他的鏈段和官能團(tuán)，使廢棄塑料具有優(yōu)異的抗沖擊性、耐熱性和耐老化性[27]。但改性再利用的方法對(duì)技術(shù)要求較高，操作能耗也相對(duì)較高，還需要對(duì)PET廢棄物進(jìn)行提前挑選和清潔，所以此方法距離大規(guī)模應(yīng)用還有相當(dāng)長(zhǎng)的一段路要走。因此，尋求高效全面且環(huán)境友好的PET廢棄物的處理方案已成為生態(tài)、環(huán)境和能源等領(lǐng)域的迫切需求。

近年來(lái)，由于反應(yīng)條件溫和且安全環(huán)保，利用微生物或酶進(jìn)行生物降解已成為PET廢棄物回收的最有前景的替代方案之一。在生物降解過(guò)程中，微生物的同化作用或酶的直接降解會(huì)破壞PET的聚合物骨架，降低平均分子量，從而導(dǎo)致PET表面性質(zhì)的變化或力學(xué)強(qiáng)度的喪失。聚合物的生物降解性與化學(xué)結(jié)構(gòu)有關(guān)，PET的高結(jié)晶度賦予了其致密的結(jié)構(gòu)，使得酶不易對(duì)PET材質(zhì)進(jìn)行腐蝕，所以，PET廢棄物在環(huán)境中的生物降解過(guò)程需要相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間[28]。

2.1 PET降解酶

1977年，Tokiwa等[29]發(fā)現(xiàn)，有幾種商業(yè)脂肪酶和酯酶可以水解各種聚酯。從那時(shí)起，人們從各種微生物中發(fā)現(xiàn)并表征出越來(lái)越多的具有PET降解效果的水解酶，如脂肪酶[30-33]、角質(zhì)酶[34-40]和酯酶[41-44]等。其中，脂肪酶的水解活性相對(duì)較低，主要是因?yàn)樗鼈兊拇呋行谋弧吧w子”覆蓋，限制了酶與PET的有效接觸，進(jìn)而影響了催化效果。角質(zhì)酶具有無(wú)蓋結(jié)構(gòu)的大底物結(jié)合口袋，有利于PET與其活性中心結(jié)合，具有較強(qiáng)的PET水解能力，它們能夠水解脂肪族和芳香族聚酯中的酯鍵，因此被廣泛應(yīng)用于各種塑料聚合物的降解研究中[45-46]。角質(zhì)酶通常在高溫(50～70 ℃)下降解PET，降解效果比較好的角質(zhì)酶有來(lái)自Humicolainsolens的HiC[47]、Thermobifidafusca的TfCut2以及分離自葉枝堆肥的LCC[48]。2016年，Yoshida等[49]在Ideonellasakaiensis中發(fā)現(xiàn)PETase和MHETase，它們可以在30 ℃下僅需6周就通過(guò)兩步反應(yīng)將PET薄膜水解接近100%[49]；同時(shí)發(fā)現(xiàn)，PETase負(fù)責(zé)將PET水解為對(duì)苯二甲酸單(2-羥乙基)酯(MHET)和對(duì)苯二甲酸雙(2-羥乙基)酯(BHET)，而MHETase將MHET水解為TPA和EG(圖2)。PETase和MHETase的發(fā)現(xiàn)有助于實(shí)現(xiàn)PET在環(huán)境溫度下的高效生物降解。目前，這2種酶的結(jié)構(gòu)已被廣泛研究，并開(kāi)發(fā)了更多的高活性水解酶突變體[50-51]。一般來(lái)說(shuō)，PET的生物降解需要數(shù)周以上的時(shí)間，而降解后的產(chǎn)品無(wú)法回收再利用[52]。為了解決這2個(gè)至關(guān)重要的問(wèn)題，Tournier等[48]將PET無(wú)定形化及微粉化，同時(shí)將水解酶LCC進(jìn)行突變，獲得了迄今為止降解效果最好的PET水解酶，它可以在10 h內(nèi)解聚大約90%的商業(yè)PET，TPA可以進(jìn)一步作為合成PET的原料，以此合成的PET顯示出與商業(yè)PET幾乎相同的特性。這項(xiàng)工作意味著酶驅(qū)動(dòng)塑料轉(zhuǎn)化策略在未來(lái)將具有巨大的商業(yè)價(jià)值和應(yīng)用前景。

BHET—對(duì)苯二甲酸雙(2-羥乙基)酯；MHET—對(duì)苯二甲酸單(2-羥乙基)酯

新酶的挖掘?qū)τ赑ET水解酶在PET廢棄物的生物循環(huán)中的應(yīng)用至關(guān)重要，因而引起研究人員的重點(diǎn)關(guān)注。Danso等[53]分析了來(lái)自各種數(shù)據(jù)庫(kù)的504個(gè)候選PET水解酶基因后發(fā)現(xiàn)，PET水解酶基因在陸地和海洋環(huán)境中的主要宿主分別是放線菌和擬桿菌，變形菌則是陸地和海洋環(huán)境中第二常見(jiàn)的宿主。Kato等[54]利用宏基因組學(xué)方法將一種新型耐熱PET水解酶(BhrPETase)從嗜熱細(xì)菌中發(fā)掘出來(lái)。Sulaiman 等[45]發(fā)現(xiàn)，BhrPETase的氨基酸序列與角質(zhì)酶LCC具有94%的同源性，并且其PET降解能力略優(yōu)于LCC。

2.2 PET降解微生物

微生物對(duì)PET的降解作用本質(zhì)上也是酶與PET之間的作用，關(guān)于特定微生物對(duì)PET降解的研究與酶相比則相對(duì)較少?？梢越到釶ET的微生物來(lái)源包括細(xì)菌[55]、酵母菌[56]和絲狀真菌[57]。Taniguchi等[58]通過(guò)系統(tǒng)發(fā)育分析發(fā)現(xiàn)，已經(jīng)報(bào)道的能夠產(chǎn)生PET水解酶的微生物大多數(shù)是放線菌。Dabrowska等[59]證明了根際細(xì)菌菌株Serratiaplymuthica具有降解土壤中PET廢棄物的能力，并在它的基因組中發(fā)現(xiàn)了155個(gè)異生素生物降解基因。一種海洋微生物Pseudomonasaestusnigr被鑒定認(rèn)為具有PET降解能力，其分泌的羧酸酯水解酶與PET水解酶IIa型家族具有較高的氨基酸序列同源性[60]。Sarkhel等[61]研究發(fā)現(xiàn)，篩選的海洋細(xì)菌和真菌在6周內(nèi)分別降解了35%和22%的PET塑料廢棄物。

Chen等[62]將PETase展示在Pichiapastoris表面上以開(kāi)發(fā)全細(xì)胞生物催化，提高PETase在較高pH和溫度下PET的降解效率，如Ideonellasakaiensis能夠同化PET的單體作為碳源，在30 ℃下孵育42 d后，幾乎完全降解了PET薄膜。Kumar等[63]從海洋環(huán)境中收集的塑料廢棄物中分離出了可以引發(fā)PET礦化的紅球菌屬細(xì)菌Rhococcussp.SSM1，它能在TPA上生長(zhǎng)，并且能夠攻擊PET薄膜產(chǎn)生凹坑。Da Costa等[64]研究發(fā)現(xiàn)，解脂耶氏酵母的野生菌株YarrowialipolyticaIMUFRJ 50682是PET生物降解的潛在微生物，在將其與Yarrowialipolytica一起培養(yǎng)的過(guò)程中，PET的水解產(chǎn)物(包括其單體)會(huì)被降解，表明酵母菌在生物降解過(guò)程中可以將PET單體整合進(jìn)入自身代謝途徑。表1總結(jié)了具有PET降解能力的微生物及降解過(guò)程中參與的酶。

表1 文獻(xiàn)中報(bào)道的具有PET降解能力的微生物

2.3 混菌或混酶降解PET

一些研究人員建議使用多酶系統(tǒng)或細(xì)菌聯(lián)合體來(lái)降解PET塑料廢棄物[70-71]。將多酶系統(tǒng)應(yīng)用于塑料廢棄物的生物降解是一個(gè)非常有前景的解決方案。因?yàn)椴煌N的酶在催化模式和底物特異性方面存在互補(bǔ)的特性，所以可以協(xié)同作用于PET廢棄物的降解。眾所周知，在PET降解過(guò)程中，MHET的積累是限制水解效率的一個(gè)重要因素。為了避免這個(gè)問(wèn)題，一個(gè)典型的例子是來(lái)自Ideonellasakaiensis201-F6中的PETase和MHETase的協(xié)同作用[49]。PETase被認(rèn)為負(fù)責(zé)將PET水解轉(zhuǎn)化為MHET，而MHETase將PETase的水解產(chǎn)物MHET及時(shí)移除，從而減少對(duì)PETase的抑制作用，促進(jìn)反應(yīng)的正向運(yùn)行(圖2)。Barth等[72]將LCC或TfCut2與在SulfoLink樹(shù)脂上的固定化TfCa相組合形成雙酶系統(tǒng)，催化降解PET薄膜反應(yīng)24后發(fā)現(xiàn)，PET薄膜的質(zhì)量分別減少了47.9%和20.4%。

PET降解的一個(gè)有趣的改進(jìn)是嵌合酶系統(tǒng)的構(gòu)建。嵌合酶，也稱為融合蛋白，是由2個(gè)或多個(gè)編碼不同蛋白質(zhì)的基因融合表達(dá)產(chǎn)生的蛋白質(zhì)。Knott等[73]構(gòu)建了一種MHETase：PETase嵌合蛋白，將MHETase的C端通過(guò)不同長(zhǎng)度的甘氨酸-絲氨酸接頭(8、12或20個(gè)氨基酸)與PETase的N端共價(jià)連接，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，相對(duì)于游離酶，所有嵌合蛋白都表現(xiàn)出明顯提高的PET和MHET轉(zhuǎn)換率，反應(yīng)結(jié)束后TPA的釋放量增加了3倍。

Huang等[74]利用假單胞菌和芽孢桿菌等5種菌株的微生物聯(lián)合體進(jìn)行PET降解，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：細(xì)菌聯(lián)合體能在以PET或BHET為唯一碳源的環(huán)境中協(xié)同生長(zhǎng)；用StenotrophomonaspavaniiJWG-G1預(yù)處理的PET薄膜被來(lái)自Thermobifidafusca的角質(zhì)酶(TfC)降解8 d后質(zhì)量損失達(dá)91.4%；S.pavaniiJWG-G1能夠在PET表面定植形成生物膜并保持高細(xì)胞活力(超過(guò)50%)；與未經(jīng)預(yù)處理的PET薄膜相比，S.pavaniiJWG-G1處理過(guò)后的PET表面明顯更粗糙，親水性更強(qiáng)。

與純培養(yǎng)菌株相比，不同酶系統(tǒng)的協(xié)同作用或多種微生物代謝途徑的結(jié)合可以解除降解產(chǎn)物的抑制作用，提高PET的降解率。因此，將多酶系統(tǒng)或微生物菌群應(yīng)用于PET的生物降解和生物轉(zhuǎn)化是實(shí)現(xiàn)PET廢棄物循環(huán)經(jīng)濟(jì)的一種很有前景的方法。

3 PET降解產(chǎn)物的生物再造

生物技術(shù)具有的高轉(zhuǎn)化效率和環(huán)境友好的優(yōu)點(diǎn)使其成為解決塑料問(wèn)題最有前景的策略之一。生物技術(shù)在塑料廢棄物領(lǐng)域的應(yīng)用旨在回收可用于合成原始聚合物的原材料，以達(dá)到完全回收循環(huán)[75]。與機(jī)械和化學(xué)方法相比，生物技術(shù)可以利用聚合物的分解產(chǎn)物來(lái)高產(chǎn)率獲得小分子產(chǎn)品，因此，作為閉環(huán)策略的替代方案，一種旨在從這些塑料廢棄物的降解產(chǎn)物為底物生產(chǎn)增值化學(xué)品的開(kāi)環(huán)“升級(jí)循環(huán)”策略被提出[76-77]。此外，將塑料廢棄物轉(zhuǎn)化為增值或可持續(xù)的產(chǎn)品是低碳循環(huán)經(jīng)濟(jì)的最終目標(biāo)。

Mückschel等[78]研究發(fā)現(xiàn)，PET降解的主要產(chǎn)物乙二醇可以通過(guò)微生物Pseudomonasputida的氧化途徑形成更有價(jià)值的產(chǎn)品乙醛酸。PET的另一降解產(chǎn)物對(duì)苯二甲酸也可以用作生產(chǎn)可降解塑料的原料，Kenny等[79]篩選了3株菌，都能在以TPA為唯一能源和碳源的環(huán)境中生長(zhǎng)并持續(xù)進(jìn)行可降解塑料PHA的積累。此外，TPA和EG也可以被Pseudomonassp.GO16轉(zhuǎn)化為3-(3-羥基烷酰氧基)鏈烷酸(HAA)的結(jié)構(gòu)單元，然后與二異氰酸酯和丁二醇共聚產(chǎn)生新型生物基塑料[80](圖3)。EG可以被Gluconobacteroxydans[81]或Pseudomonasputida[82]轉(zhuǎn)化為乙醇酸。Kim等[83]利用高生物兼容性的催化劑甜菜堿，采用化學(xué)-生物相耦合的一鍋法工藝，將PET塑料解聚成單體TPA和EG，在不需要分離中間產(chǎn)物的情況下，繼續(xù)利用微生物將水解產(chǎn)物進(jìn)行全細(xì)胞催化，合成了高附加值化學(xué)品原兒茶酸和乙醇酸。以TPA為底物，有利于通過(guò)基于兒茶酚或原兒茶酸的芳香族分解代謝生產(chǎn)各種增值化合物。最近，具有TPA降解途徑的重組大腸桿菌可以通過(guò)利用單一或協(xié)同反應(yīng)，如羥基化、脫羧、氧化環(huán)裂解或甲基化等，將TPA生物轉(zhuǎn)化為增值化學(xué)品2-吡喃酮-4,6-二羧酸、香草酸、沒(méi)食子酸、焦果醇、兒茶酚和黏液酸。另外Kim等[81]還利用Gluconobacteroxydans發(fā)酵EG產(chǎn)乙醇酸，乙醇酸的摩爾產(chǎn)率為98.6%。

圖3 PET轉(zhuǎn)化為新型生物聚合物的生物升級(jí)途徑[80]

與生物質(zhì)一樣，塑料廢棄物也是一種富含碳的聚合物。從前認(rèn)為“頑固的”難降解的PET，現(xiàn)在可以通過(guò)微生物來(lái)生產(chǎn)與循環(huán)經(jīng)濟(jì)相關(guān)的高價(jià)值產(chǎn)品，塑料廢棄物可以而且應(yīng)該被確立為生物技術(shù)的新型第二代碳源。PET的升級(jí)再造是實(shí)現(xiàn)循環(huán)和環(huán)保塑料經(jīng)濟(jì)的一條光明之路，與木質(zhì)纖維素等天然物質(zhì)的循環(huán)利用工藝相比，由于塑料在20世紀(jì)才進(jìn)入生物圈，因此降解工藝對(duì)生物技術(shù)催化劑的優(yōu)化需求更加明顯。

4 展望

PET的回收處理和利用不僅是PET廢棄物處理問(wèn)題，而且與資源再生和環(huán)境保護(hù)密切相關(guān)。生物技術(shù)本身的高轉(zhuǎn)化效率和最終產(chǎn)品環(huán)境友好的固有優(yōu)勢(shì)使其成為有效降解或回收PET廢棄物且不引入二次污染的最綠色和最有前景的策略。然而，在酶或微生物水解PET的過(guò)程中，高結(jié)晶度和低溶解度以及酶對(duì)PET的可及性是限制PET水解速率的主要因素，如果我們?cè)O(shè)法解決這些問(wèn)題，不僅可以在該研究領(lǐng)域獲得新的發(fā)現(xiàn)，而且為當(dāng)前的塑料污染問(wèn)題提供可持續(xù)的解決方案。

PET降解產(chǎn)物的生物升級(jí)再造，不僅為PET廢棄物的管理提供了新的可能性，同時(shí)又可解決石化經(jīng)濟(jì)面臨的兩個(gè)挑戰(zhàn)：原油的無(wú)限制消費(fèi)和由此產(chǎn)生的溫室氣體排放以及PET塑料廢棄物對(duì)環(huán)境的污染。但目前大部分增值應(yīng)用處于初級(jí)階段，需要進(jìn)一步探索新的技術(shù)手段，開(kāi)發(fā)新的增值產(chǎn)品。同時(shí)，為了實(shí)現(xiàn)綠色、環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展的理念，我們應(yīng)該鼓勵(lì)在溫和條件下開(kāi)發(fā)高效、高產(chǎn)品選擇性、低成本的PET廢棄物降解及催化轉(zhuǎn)化成增值化學(xué)品的綠色新方法，在降低塑料廢棄物回收成本的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)環(huán)保和經(jīng)濟(jì)效益并重。