这项新工艺是由加州大学伯克利分校和马萨诸塞大学阿默斯特分校的研究人员开发的，他们在制造塑料的过程中，将食用聚酯的酶嵌入塑料中。

当暴露在高温和水中时，一种酶会摆脱聚合物保护罩，开始将塑料聚合物分解成它的组成部分——对于主要由聚乳酸(PLA)聚酯制成的可生物降解塑料来说，酶会将其分解成乳酸，从而为堆肥中的土壤微生物提供养分。聚合物包裹层也会降解。

这一过程发表在自然微塑料是许多化学降解过程的副产品，本身也是一种污染物。使用这种技术制造的塑料中，高达98%的塑料会降解成小分子。

陆军研究办公室项目经理Stephanie McElhinny博士说:“这些结果为聚合物材料的合理设计提供了基础，这些材料可以在相对较短的时间内降解，这可以为与废物管理相关的陆军后勤提供重大优势。”该办公室是美国陆军作战能力发展司令部(DEVCOM)的一个组成部分。“更广泛地说，这些结果为将活性生物分子结合到固态材料中的策略提供了见解，这可能对未来陆军的各种能力产生影响，包括传感、净化和自愈材料。”

分解可堆肥塑料的新工艺包括在塑料制造过程中嵌入聚酯食用酶。当暴露在高温和水中时，这种酶会摆脱聚合物的保护罩，开始将塑料聚合物分解成它的组成部分——在聚乳酸的情况下，它会将其分解成乳酸，从而为堆肥中的土壤微生物提供养分。

塑料被设计成在正常使用过程中不会分解，但这也意味着它们被丢弃后也不会分解。可降解塑料需要数年才能分解，通常和传统塑料一样持久。

研究小组将纳米级聚合物吞噬酶直接嵌入塑料或其他材料中，以隔离和保护它们，直到合适的条件释放它们。2018年，他们展示了这在实践中是如何运作的。研究小组在纤维垫中嵌入了一种酶，这种酶可以降解有毒的有机磷化学物质，比如杀虫剂和化学战剂中的化学物质。当垫子浸入化学物质时，嵌入的酶会分解有机磷酸盐。

研究人员说，保护酶不分解是关键的创新，蛋白质在正常环境(如活细胞)之外通常会分解。

为自然在论文中，研究人员展示了一种类似的技术，他们将酶包裹在他们设计的称为随机异聚物(RHPs)的分子中，并将数十亿纳米颗粒嵌入塑料树脂珠中，这是所有塑料制造的起点。这个过程类似于在塑料中嵌入颜料使其上色。

ARO项目经理Dawanne Poree博士说:“这项工作与2018年的发现相结合，揭示了这些RHPs是高效的酶稳定剂，能够在非生物环境中保持酶的结构和活性。”“这项研究确实为一种新的生物-非生物混合材料打开了大门，这种材料的功能目前只在生命系统中发现。”

地球上的大部分地区都在废弃的塑料中游泳，这正在危害动物甚至人类的健康。能清理干净吗?

结果表明，被rhp包裹的酶不会改变塑料的特性，这种塑料可以在170摄氏度(338华氏度)左右的温度下熔化并挤压成像普通聚酯塑料一样的纤维。

为了触发降解，只需要加水和一点热量。在室温下，80%的改性PLA纤维在大约一周内完全降解。温度越高，降解速度越快。在工业堆肥条件下，改性PLA在50摄氏度(122华氏度)下六天内降解。

另一种聚酯塑料，PCL(聚己内酯)，在40摄氏度(104华氏度)的工业堆肥条件下，在两天内降解。对于聚乳酸，研究小组嵌入了一种叫做蛋白酶K的酶，它将聚乳酸咀嚼成乳酸分子;对于PCL，他们使用了脂肪酶。两者都是廉价且容易获得的酶。

加州大学伯克利分校(UC Berkeley)材料科学与工程及化学教授徐婷(Ting Xu，音)说:“如果你只在塑料表面使用这种酶，它就会非常缓慢地蚀刻下去。”“你希望它在纳米尺度上分布在任何地方，这样，基本上，它们中的每一个都只需要吃掉它们的聚合物邻居，然后整个材料就会分解。”

徐猜想，较高的温度使被包裹的酶移动得更多，从而使它能够更快地找到聚合物链的末端，并将其咀嚼，然后移动到下一个链上。rhp包裹的酶也倾向于在聚合物链的末端结合，使酶保持在它们的目标附近。

改性聚酯在较低的温度下或在短时间的潮湿中不会降解。例如，用这种方法制成的聚酯衬衫可以承受汗水和在中等温度下洗涤。

将生物可降解塑料在室温下浸泡在水中三个月不会导致其降解，但在温水中浸泡这段时间会导致降解。

徐正在开发可以降解其他类型聚酯塑料的rhp包裹酶，但她也在修改rhp，使降解可以被编程停止在一个特定的点上，而不是完全破坏材料。如果塑料被重新熔化并变成新的塑料，这可能是有用的。

徐说:“想象一下，使用可生物降解的胶水来组装电脑电路，甚至整个手机或电子产品，然后，当你用完它们后，溶解胶水，这样设备就可以分解，所有的部件都可以重复使用。”

Poree说，这项技术对于在前方作战环境中产生新材料非常有用。

“想想损坏的设备或车辆部件，它们可以降解，然后在现场重新制造，甚至可以重新用于完全不同的用途，”Poree说。“这对远征制造业也有潜在影响。”