新知|塑料瓶變成止痛藥？著實“腦洞大開”

于梅君

主筆:于梅君

你喝完水,隨手把空塑料瓶扔進垃圾桶——它可能就此開啟一場“逆襲之旅”:48小時后,它或許會變成你感冒時吃的止痛藥。廢棄塑料瓶變救命藥,這個奇幻魔術是怎么實現(xiàn)的?

從“污染魔頭”到“資源寶貝”

全球每年生產(chǎn)4.14億噸塑料,其中42%用來做包裝——比如你手里的礦泉水瓶、外賣餐盒、快遞袋。這些塑料制品的“壽命”短得可憐:平均使用12分鐘,卻要在地球上存在450年。

這些塑料可能先被送到垃圾中轉站,然后被運到填埋場,和腐爛的食物、廢舊電池做“鄰居”,慢慢滲出有毒物質污染土壤；或者被送到焚燒廠,在1000℃高溫下變成灰燼,同時釋放出致癌的二噁英,飄散到空氣中；就算被回收,也大多降級成低價值產(chǎn)品,比如做成地毯纖維或塑料長椅——這些產(chǎn)品用幾年后,還是會變成垃圾,繼續(xù)它的“污染之旅”。

愛丁堡大學的科學家想:“能不能讓塑料‘死得其所’,變成更有價值的東西?”他們通過一種被稱為“洛森重排”的化學反應,成功將廢棄塑料瓶轉化為常用的鎮(zhèn)痛藥——對乙酰氨基酚(即撲熱息痛),轉化率高達92%。

這是首次成功利用廢棄塑料作為原料,在微生物體內(nèi)生產(chǎn)出具有藥用價值的小分子。這為未來的資源回收和綠色制藥打開了全新大門。也許有一天,塑料垃圾不再需要填埋,我們建立一個個“生物工廠”,用微生物的力量,就能把垃圾變成能源、藥品甚至食品。

百年“魔法”的前世今生

“洛森重排”這個名字聽起來充滿科幻色彩,可實際上它是個“老古董”了。1872年,德國化學家威廉·洛森在實驗室里像一位魔法師一樣擺弄著各種化學試劑。

突然,他發(fā)現(xiàn)了一個有趣現(xiàn)象:當把一種叫“氧肟酸”的分子泡在堿水里加熱時,這個分子就像在玩一場刺激的“搬家游戲”。分子里的羧酸基團(我們可以把它想象成房子里的舊家具)會脫掉二氧化碳(就像扔掉一件破舊的沙發(fā)),而氨基基團(新的“時尚家具”)則會歡快地搬到隔壁的碳原子上。最后,這個分子就變成了一種叫“異氰酸酯”的新分子。

這個過程就像用樂高積木搭房子一樣有趣。我們把舊的積木結構拆掉,然后重新搭建成一個全新的結構。然而,在過去150多年時間里,這個反應一直只是個“理論派”,就像一位擁有高超技藝,卻很少有機會登臺表演的魔術師。

因為要讓它發(fā)生反應,需要使用強酸、強堿或高溫等“暴力手段”,操作起來非常麻煩,實用性遠遠比不上其他方法。

直到2025年,科學家就像一群聰明的魔法師,給這個“老反應”裝上了“生物引擎”,才讓它重新煥發(fā)出勃勃生機。

塑料瓶如何變身救命藥

那么,塑料瓶又是如何變身救命藥的?

第一步:拆解“塑料”。一個PET塑料瓶(聚對苯二甲酸乙二醇酯)首先會被“大卸八塊”。科學家用酶或堿液,把它分解成“對苯二甲酸”和“乙二醇”,就像把巨型樂高城堡拆成小塊積木。其中,“對苯二甲酸”是關鍵,它會被進一步“改造”成“氧肟酸”,這是洛森重排的“原料”。

第二步:細菌體內(nèi)的“分子搬家”。傳統(tǒng)洛森重排,需要“暴力手段”(強酸強堿),但科學家發(fā)現(xiàn),大腸桿菌體內(nèi)的磷酸鹽離子,在37℃下,也能溫柔地催化反應。

當“氧肟酸”進入大腸桿菌的培養(yǎng)液,磷酸鹽會像“搬家指揮”一樣,讓它變成“異氰酸酯”,再變成對“氨基苯甲酸(PABA)”——這是大腸桿菌生長需要的“食物”。

這一步最神奇的是:反應在活細菌里自然發(fā)生,不用額外添加催化劑,就像讓細菌自己“吃”塑料,“吐”出有用的東西。

第三步:從“細菌的食物”到止痛藥。PABA是合成撲熱息痛(對乙酰氨基酚)的“原料”。科學家給大腸桿菌裝了兩個“外掛”:

一是蘑菇基因(來自雙孢蘑菇),它能把PABA變成“對羥基苯甲酸”；二是細菌基因(來自銅綠假單胞菌),它能把“對羥基苯甲酸”和乙酰輔酶A(細菌體內(nèi)的“小零件”)結合,變成撲熱息痛。

通過調整“外掛”的強度和細菌比例,科學家實現(xiàn)了92%的轉化率,也就是說,100個塑料瓶分子,有92個成功變成了止痛藥,而且48小時就搞定,全程無毒無污染。

簡單來說,實驗室里擺著一排排整齊的培養(yǎng)瓶,里面住著一些“升級版”的大腸桿菌。它們就像一個個高效的“制藥工廠”,不知疲倦地吃著塑料“原料”,產(chǎn)出白色的撲熱息痛晶體。科學家把這些晶體收集起來,經(jīng)過提純和壓片等精細工序,就變成了我們在藥房里常見的止痛藥。

塑料變藥品,已有藥廠開始嘗試

這項研究可不是科學家在實驗室里“自娛自樂”。全球每年產(chǎn)生4億多噸塑料,三分之二只用一次就扔掉,成為環(huán)境的“定時炸彈”。把塑料變成高價值的藥品和纖維,既省錢又環(huán)保,就像給塑料找到一個“高大上”的新歸宿。

但是,要把實驗室里的“神奇魔術”變成工廠里的“高效流水線”,可不是一件容易的事,還有好幾道難關需要攻克。

一是“吃飽”問題。現(xiàn)在細菌吃的“氧肟酸”太少,產(chǎn)的藥不夠多,就像給一群饑餓的工人只提供了一點食物,它們根本干不了多少活。所以得想辦法讓它們“多吃點”,但又不能“吃撐”毒死自己,要把握好分寸。

二是“耐毒”訓練。得培養(yǎng)更“皮實”的細菌,讓它們能扛住高濃度原料的“攻擊”,就像訓練士兵在惡劣環(huán)境中也能頑強戰(zhàn)斗。

三是“賺錢”評估。得算一筆精細的賬:用塑料制藥和做纖維,比傳統(tǒng)方法便宜還是貴?只有成本降低了,這項技術才能真正推廣開來,就像開一家店,只有盈利才能長久經(jīng)營下去。

科學家已經(jīng)和阿斯利康等藥廠展開了緊密合作,準備把這項技術進一步放大。他們還想嘗試用其他塑料,比如外賣盒用的聚烯烴來制造更多產(chǎn)品,甚至做出抗生素、抗癌藥的前體,不斷探索塑料的無限可能。

除了“點塑成藥”,還能變廢為油

制藥不是塑料唯一的“逆襲劇本”。2025年8月,中國科學家搞出一個更牛的技術:用室溫催化,把混合廢塑料直接變成燃油,效率超過95%。

這種技術就像“塑料煉金術”,在常溫常壓下,用催化劑把塑料“拆”成小分子,再“拼”成燃油。

過去要實現(xiàn)這個過程,得用高溫高壓,就像用一把大火來烤東西,既危險又耗能。現(xiàn)在可“溫柔”多了,能耗降了70%,而且不會產(chǎn)生有毒的氯,就像給煉金術加上了一層“環(huán)保防護罩”。

想象一下,你扔掉的塑料外賣盒、快遞袋,被送進一個特殊的機器,幾個小時后就變成了汽油或柴油,可以給你的汽車加油,這是不是很神奇?這不僅能減少對石油的依賴,還能解決塑料污染問題。

除了燃油,塑料還可以變成建材。一些公司正在用回收塑料做建筑模板、戶外地板甚至橋梁部件。這些塑料建材比傳統(tǒng)木材更防水、防蟲,使用壽命更長。比如,用回收塑料做的戶外地板,可以承受日曬雨淋幾十年都不變形。

知多一點

你穿的搖粒絨,也可能是塑料瓶變的

“你穿的不是搖粒絨,是行走的塑料瓶?”這個冬天,不少人翻冬裝標簽時都有過這樣的疑惑。當發(fā)現(xiàn)搖粒絨、仿羊羔絨的成分表幾乎都寫著“聚酯纖維”,網(wǎng)友們?nèi)滩蛔≌{侃:“原來過冬靠的是可樂瓶”。塑料瓶真能直接變衣服?這里藏著你不知道的“變廢為寶”秘密。

搖粒絨和塑料瓶確實是“親戚”

先給大家吃顆定心丸:搖粒絨和塑料瓶確實是“親戚”,但絕不能畫等號。

二者原料都是PET(聚對苯二甲酸乙二醇酯),但加工工藝和性能早已天差地別。

塑料瓶用的是“瓶級”PET,追求耐摔密封；而衣服用的是“纖維級”PET,得更柔韌細膩,不然穿在身上又硬又脆,根本沒法出門。

從塑料瓶到搖粒絨,要闖過“四重關卡”

第一步是“洗澡變身”:回收的塑料瓶先去掉瓶蓋標簽,粉碎成指甲蓋大小的碎片,再經(jīng)八道高溫清洗工序,油污雜質全被濾掉,比自家洗碗還徹底。

第二步是“熔融再造”:干凈的碎片被高溫熔化提純,變成純凈的纖維級PET切片。

第三步是“魔法改性”:通過特殊工藝調整分子結構,解決起靜電、不透氣的老問題。

最后一步是“拉絲成絨”:切片被拉成比頭發(fā)絲還細的纖維,織成布料后,再經(jīng)搖粒工藝,就變成了柔軟的搖粒絨。

200億個舊瓶子變身搖粒絨

別小看這個過程,其背后藏著環(huán)保大能量。我國一年能把200億個舊瓶子變成搖粒絨,堆起來能繞地球30圈,生產(chǎn)過程的碳足跡比傳統(tǒng)面料減六成。

更令人驚喜的是,我國科學家研發(fā)的氣凝膠聚酯搖粒絨,導熱系數(shù)低至0.018,比羽絨還暖30%,機洗20次也很少掉毛,壽命比普通款長一倍。連2024年巴黎奧運會中國代表團的領獎服,用的都是同款再生聚酯材料。

并非所有搖粒絨都是塑料瓶做的

不過要說明的是,并非所有搖粒絨都是塑料瓶做的。目前市場上多數(shù)聚酯纖維仍來自石油,再生款因成本高、原料有限,還沒成為主流,但阿迪、H&M等品牌已計劃把一半衣服換成再生聚酯。選擇這類衣服時,認準“再生聚酯纖維”“rPET”標簽就行,其安全檢測和原生面料一樣嚴格,甲醛等有害物質都未檢出,嬰兒也能貼身穿。

這個冬天,當你裹著搖粒絨出門時,或許可以驕傲地說:“我穿的不僅是溫暖,更是地球的‘呼吸感’”。畢竟把廢瓶變成絨衣,可比讓它們躺在垃圾堆里更有意義。

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