（来源：MIT TR）
2019 年，美国国防部的一个机构计划开展一个研究项目，帮助军队处理部队被派往偏远地区或灾区工作时产生的大量塑料垃圾。该机构设想能开发出一个系统，可以将食品包装纸和水瓶等转化为有价值的产品，比如燃料或食物等。这个系统需要足够小可以装进悍马车中，并且能够以很少的能量运行，它还需要借助以塑料为食的微生物的力量。“四年前，当我们开始这个项目时，这个想法就已经存在了。从理论上讲，这似乎是有道理的。”密歇根理工大学（MTU）的微生物学家 Stephen Techtmann 说。他是获得资助的三个研究小组之一的负责人。尽管如此，他说，一开始，这项工作“感觉更像是科幻小说，而不是真正可行的东西。”
图｜反应器中一些解构的塑料会受到高温和缺氧的影响，这一过程称为“热解”（来源：MIT TR）这种不确定性是关键。国防高级研究计划局（DARPA）支持高风险、高回报的项目。这意味着，任何个人努力都很有可能以失败告终。但当一个项目取得成功时，它就有可能成为真正的科学突破。“我们的目标是从难以置信，比如‘你在跟我开玩笑？你想做什么？’直到‘你知道，这实际上可能是可行的’。”DARPA 负责监督塑料垃圾项目的负责人 Leonard Tender 说道。众所周知，废弃塑料的处理是当今面临的一个挑战。根据联合国环境规划署的数据，全球每年产生约 4.4 亿吨塑料垃圾。其中大部分最终进入垃圾填埋场或海洋，微塑料、塑料颗粒和塑料袋已经对野生动物构成威胁。许多政府和专家一致认为，解决这个问题需要减少产量，一些国家以及美国各州还额外出台了鼓励回收的政策。多年来，科学家们也一直在对各种“吃”塑料的细菌进行实验。但 DARPA 正在采取一种略有不同的方法，寻求一种紧凑且可移动的解决方案，利用塑料来创造完全不同的产品：人类的食物。一开始，这项工作“给人的感觉更像是科幻小说，而不是真正可行的东西。”Stephen Techtmann 解释说，“我们的目标不是给人们喂食塑料。”相反，他希望这个系统中的“吃”塑料的微生物本身能够被证明适合人类食用。虽然他相信该项目的大部分工作将在一两年内完成，但食品这一步可能需要更长的时间。他的团队目前正在进行毒性测试，然后他们将把结果提交给美国食品药品监督管理局（FDA）。即使一切都顺利，还有一个额外的挑战需要面对。“我认为必须克服一个不利因素。”他说。军方并不是唯一一个致力于将微生物转化为营养物质的实体。从韩国到芬兰，一小部分研究人员以及一些公司都正在探索微生物是否有一天能够帮助养活世界上不断增长的人口。据 Leonard Tender 称，DARPA 招标的目的希望同时解决两个问题。首先，该机构希望减少所谓的供应链脆弱性：军队需要向偏远地区的部队运输物资，这给车内人员带来了安全风险；此外，该机构希望停止使用焚烧作为处理塑料垃圾的手段。“以负责任的方式将这些垃圾从这些场所清除是一个巨大的提升。”他说。
图｜工程师从热解反应器中提取原始样本并将其转化为燃料和润滑剂（来源：MIT TR）密歇根理工大学开发的这套系统，首先使用机械粉碎机将塑料粉碎成细小的碎片，然后将其移入反应器，在高温下浸泡在氢氧化铵中。一些塑料，例如通常用于制造一次性水瓶的 PET 会逐渐分解。用于军用食品包装的其他塑料（比如聚乙烯和聚丙烯）则被送入其他反应器中。在这个反应器高热和缺氧的条件下，聚乙烯和聚丙烯转化为化合物，这些化合物可以进一步回收并转化为燃料、润滑剂等产品。密歇根理工大学化学工程师 David Shonnard 负责监督该项目的这一部分，他创立了一家名为 Resurgent Innovation 的初创公司，以将部分技术商业化。（他说，研究团队的其他成员正在寻求与这套系统其他部分相关的更多专利。）PET 塑料在氢氧化铵中分解后，液体被转移到另一个反应器中，这些 PET 塑料在那里被一群微生物“吞噬”。Stephen Techtmann 最初认为他需要去高度污染的环境中寻找能够分解这些解构塑料的微生物。但事实证明，来自堆肥堆的细菌效果非常好。“这可能是因为进入反应器的解构塑料与某些植物材料化合物具有相似的分子结构。”他说，“因此，原本会‘吃’掉植物的细菌也许可以从塑料中获取能量。”
图｜在进入反应器之前塑料原料（底排）会被机械粉碎成小碎片（来源：MIT TR）Stephen Techtmann 表示，这些微生物吞噬掉塑料后会被干燥成粉末，它们闻起来有点像营养酵母，其脂肪、碳水化合物和蛋白质保持平衡。事实上，对食用微生物的研究至少可以追溯到 60 年前，但证据显然还很少（一篇综述估计，自 1961 年以来平均每年发表 7 篇论文）。尽管如此，该领域的研究人员表示，各国有充分的理由将微生物视为食物来源。韩国科学技术院生物工程师兼研究高级副院长李相烨在给 Undark 的电子邮件中写道，“除此之外，它们富含蛋白质”。李相烨和其他人指出，培养微生物比传统农业需要更少的土地和水。因此，它们可能被证明是一种更可持续的营养来源，特别是在人口持续增长的当下。
图｜反应器的产物被收集在玻璃罐中。一旦监管机构认为这些微生物是安全的，它们就可以被干燥成粉末供人类食用（来源：MIT TR）
图｜PET 塑料在氢氧化铵中分解后，液体被转移到反应器中，并被微生物菌吞噬掉（来源：MIT TR）李相烨回顾了一篇描述密歇根理工大学该项目微生物部分的论文，并表示该小组的计划是可行的。但他指出了一个重大挑战：目前，只有某些微生物被认为可以安全食用，即“那些我们一直在吃的完全发酵的食品和饮料，比如一些乳酸菌、芽孢杆菌、酵母菌等”。然而，这些微生物不能降解塑料。在使用降解塑料的微生物作为人类食物之前，研究小组需要向监管机构提交证据，表明它们是安全的。加拿大安大略省西部大学的电气工程师 Joshua Pearce 进行了初步毒理学筛查，将微生物分解成更小的碎片，并与已知的毒素进行比较。“我们非常确定里面没有什么不好的。”Joshua Pearce 表示。他补充说，“这些微生物也被喂给了秀丽隐杆线虫，没有出现明显的不良影响。”目前，该团队正在研究小鼠长期食用这些微生物的表现。如果小鼠表现良好，那么下一步就是将数据提交给美国 FDA 进行审查。在使用“吃”塑料的微生物作为人类食物之前，研究小组将向监管机构提交证据表明它们是安全的。至少还有一些公司正处于将可食用微生物新品种商业化的不同阶段。例如，芬兰初创公司 Solar Foods 采用自然界中发现的细菌，创造了一种芥末棕色粉末状产品，该产品已经被批准在新加坡使用。Solar Foods 首席体验官 Laura Sinisalo 在给 Undark 的电子邮件中表示，“该公司已在欧盟、英国以及美国申请批准，希望在今年年底前进入美国市场。”Stephen Techtmann 说，即使事实证明这些以塑料为食的微生物对于人类食用是安全的，公众可能仍然对食用以塑料垃圾为营养的东西犹豫不决。出于这个原因，在他看来，这一特殊的微生物群可能在偏远的军事基地或救灾期间最有用，在那里它可以被短期食用，以帮助人们生存。“我认为，如果真的是‘这能让我再多活一两天’，那么对恶心因素的担忧就会少一些。”Stephen Techtmann 说。原文链接：https://www.technologyreview.com/2024/08/21/1097129/how-plastic-waste-into-food/
