目前他们正在进行塑料生物降解机制方面的研究,同时积极推进成果产业化。
“空窗期”偶然发现 黄粉虫能降解利用聚苯乙烯
杨军告诉记者,发现虫子吃塑料的故事要从国家论证大飞机开始讲起。大飞机就是2017年5月5日首飞成功的我国自主设计研发、国际合作制造的C919,而他发现“虫子吃塑料”正是在2003年11月到2004年7月论证大型飞机重大专项期间的空窗期。
原来,大型飞机项目是《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)》中部署的16个重大专项中的“重头戏”。时任北航科技处副处长的杨军担任了该项目的论证秘书组组长。
“2004年春节休息期间,我在家里做稀饭,我发现装小米的那个塑料袋被咬破了很多的洞,这里面有蛾子飞出来,也有虫子在里面爬。”杨军回忆,因为我是清华环境工程专业的博士,做的是环境生物技术。当时突然就来了一个灵感,我想这个虫子它咬破了塑料袋,那么它吃进去了吗?如果吃进去了,它消化了吗?“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。”
杨军表示,由于塑料是分子量数万到数十万的高分子材料,再加上它的物理化学性质稳定和疏水的特点,所以按照目前的研究估计,塑料在自然界中降解需要500年以上。
“2004年我们发现了虫子吃塑料这个现象之后,我就带着研究生秦小燕做了两年的一个研究,最后证实了这种叫蜡虫的米虫可以吃塑料,而且它的肠道的微生物可以降解塑料。”杨军说,“我们解剖了蜡虫,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,我们用培养基把它分离,分离得到纯的菌株。这些菌株有些就有比较强的降解的能力,然后再进行鉴定。”以上实验结果充分证明了蜡虫及其肠道微生物可以啮食并降解聚乙烯。论文投稿后很快被发表在环境科学领域顶尖期刊《环境科学与技术》。文章发表后,引发了一阵报道热潮,欢呼“聚乙烯可以生物降解了!”其中,美国化学学会的新闻周刊进行了提前采访报道,认为杨军教授的工作开创了去除持久性固体废弃物、直接降解塑料的新途径新方法。
除此之外,杨军还全面深入地证实了黄粉虫也啮食跟降解聚苯乙烯。“我们做实验喂了500条黄粉虫,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。我们进行对照实验,给它吃泡沫塑料,同时也给它喂它最喜欢的麦麸,两个的存活率没有显著差异。在30天之内吃这个泡沫塑料,它一样可以长得很好,所以泡沫塑料也可以做黄粉虫的一个食物来源。”杨军说,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对聚苯乙烯进行降解利用。