新知|塑料瓶变成止痛药？着实“脑洞大开”

主笔:于梅君

你喝完水,随手把空塑料瓶扔进垃圾桶——它可能就此开启一场“逆袭之旅”:48小时后,它或许会变成你感冒时吃的止痛药。废弃塑料瓶变救命药,这个奇幻魔术是怎么实现的?

从“污染魔头”到“资源宝贝”

全球每年生产4.14亿吨塑料,其中42%用来做包装——比如你手里的矿泉水瓶、外卖餐盒、快递袋。这些塑料制品的“寿命”短得可怜:平均使用12分钟,却要在地球上存在450年。

这些塑料可能先被送到垃圾中转站,然后被运到填埋场,和腐烂的食物、废旧电池做“邻居”,慢慢渗出有毒物质污染土壤；或者被送到焚烧厂,在1000℃高温下变成灰烬,同时释放出致癌的二噁英,飘散到空气中；就算被回收,也大多降级成低价值产品,比如做成地毯纤维或塑料长椅——这些产品用几年后,还是会变成垃圾,继续它的“污染之旅”。

爱丁堡大学的科学家想:“能不能让塑料‘死得其所’,变成更有价值的东西?”他们通过一种被称为“洛森重排”的化学反应,成功将废弃塑料瓶转化为常用的镇痛药——对乙酰氨基酚(即扑热息痛),转化率高达92%。

这是首次成功利用废弃塑料作为原料,在微生物体内生产出具有药用价值的小分子。这为未来的资源回收和绿色制药打开了全新大门。也许有一天,塑料垃圾不再需要填埋,我们建立一个个“生物工厂”,用微生物的力量,就能把垃圾变成能源、药品甚至食品。

百年“魔法”的前世今生

“洛森重排”这个名字听起来充满科幻色彩,可实际上它是个“老古董”了。1872年,德国化学家威廉·洛森在实验室里像一位魔法师一样摆弄着各种化学试剂。

突然,他发现了一个有趣现象:当把一种叫“氧肟酸”的分子泡在碱水里加热时,这个分子就像在玩一场刺激的“搬家游戏”。分子里的羧酸基团(我们可以把它想象成房子里的旧家具)会脱掉二氧化碳(就像扔掉一件破旧的沙发),而氨基基团(新的“时尚家具”)则会欢快地搬到隔壁的碳原子上。最后,这个分子就变成了一种叫“异氰酸酯”的新分子。

这个过程就像用乐高积木搭房子一样有趣。我们把旧的积木结构拆掉,然后重新搭建成一个全新的结构。然而,在过去150多年时间里,这个反应一直只是个“理论派”,就像一位拥有高超技艺,却很少有机会登台表演的魔术师。

因为要让它发生反应,需要使用强酸、强碱或高温等“暴力手段”,操作起来非常麻烦,实用性远远比不上其他方法。

直到2025年,科学家就像一群聪明的魔法师,给这个“老反应”装上了“生物引擎”,才让它重新焕发出勃勃生机。

塑料瓶如何变身救命药

那么,塑料瓶又是如何变身救命药的?

第一步:拆解“塑料”。一个PET塑料瓶(聚对苯二甲酸乙二醇酯)首先会被“大卸八块”。科学家用酶或碱液,把它分解成“对苯二甲酸”和“乙二醇”,就像把巨型乐高城堡拆成小块积木。其中,“对苯二甲酸”是关键,它会被进一步“改造”成“氧肟酸”,这是洛森重排的“原料”。

第二步:细菌体内的“分子搬家”。传统洛森重排,需要“暴力手段”(强酸强碱),但科学家发现,大肠杆菌体内的磷酸盐离子,在37℃下,也能温柔地催化反应。

当“氧肟酸”进入大肠杆菌的培养液,磷酸盐会像“搬家指挥”一样,让它变成“异氰酸酯”,再变成对“氨基苯甲酸(PABA)”——这是大肠杆菌生长需要的“食物”。

这一步最神奇的是:反应在活细菌里自然发生,不用额外添加催化剂,就像让细菌自己“吃”塑料,“吐”出有用的东西。

第三步:从“细菌的食物”到止痛药。PABA是合成扑热息痛(对乙酰氨基酚)的“原料”。科学家给大肠杆菌装了两个“外挂”:

一是蘑菇基因(来自双孢蘑菇),它能把PABA变成“对羟基苯甲酸”；二是细菌基因(来自铜绿假单胞菌),它能把“对羟基苯甲酸”和乙酰辅酶A(细菌体内的“小零件”)结合,变成扑热息痛。

通过调整“外挂”的强度和细菌比例,科学家实现了92%的转化率,也就是说,100个塑料瓶分子,有92个成功变成了止痛药,而且48小时就搞定,全程无毒无污染。

简单来说,实验室里摆着一排排整齐的培养瓶,里面住着一些“升级版”的大肠杆菌。它们就像一个个高效的“制药工厂”,不知疲倦地吃着塑料“原料”,产出白色的扑热息痛晶体。科学家把这些晶体收集起来,经过提纯和压片等精细工序,就变成了我们在药房里常见的止痛药。

塑料变药品,已有药厂开始尝试

这项研究可不是科学家在实验室里“自娱自乐”。全球每年产生4亿多吨塑料,三分之二只用一次就扔掉,成为环境的“定时炸弹”。把塑料变成高价值的药品和纤维,既省钱又环保,就像给塑料找到一个“高大上”的新归宿。

但是,要把实验室里的“神奇魔术”变成工厂里的“高效流水线”,可不是一件容易的事,还有好几道难关需要攻克。

一是“吃饱”问题。现在细菌吃的“氧肟酸”太少,产的药不够多,就像给一群饥饿的工人只提供了一点食物,它们根本干不了多少活。所以得想办法让它们“多吃点”,但又不能“吃撑”毒死自己,要把握好分寸。

二是“耐毒”训练。得培养更“皮实”的细菌,让它们能扛住高浓度原料的“攻击”,就像训练士兵在恶劣环境中也能顽强战斗。

三是“赚钱”评估。得算一笔精细的账:用塑料制药和做纤维,比传统方法便宜还是贵?只有成本降低了,这项技术才能真正推广开来,就像开一家店,只有盈利才能长久经营下去。

科学家已经和阿斯利康等药厂展开了紧密合作,准备把这项技术进一步放大。他们还想尝试用其他塑料,比如外卖盒用的聚烯烃来制造更多产品,甚至做出抗生素、抗癌药的前体,不断探索塑料的无限可能。

除了“点塑成药”,还能变废为油

制药不是塑料唯一的“逆袭剧本”。2025年8月,中国科学家搞出一个更牛的技术:用室温催化,把混合废塑料直接变成燃油,效率超过95%。

这种技术就像“塑料炼金术”,在常温常压下,用催化剂把塑料“拆”成小分子,再“拼”成燃油。

过去要实现这个过程,得用高温高压,就像用一把大火来烤东西,既危险又耗能。现在可“温柔”多了,能耗降了70%,而且不会产生有毒的氯,就像给炼金术加上了一层“环保防护罩”。

想象一下,你扔掉的塑料外卖盒、快递袋,被送进一个特殊的机器,几个小时后就变成了汽油或柴油,可以给你的汽车加油,这是不是很神奇?这不仅能减少对石油的依赖,还能解决塑料污染问题。

除了燃油,塑料还可以变成建材。一些公司正在用回收塑料做建筑模板、户外地板甚至桥梁部件。这些塑料建材比传统木材更防水、防虫,使用寿命更长。比如,用回收塑料做的户外地板,可以承受日晒雨淋几十年都不变形。

知多一点

你穿的摇粒绒,也可能是塑料瓶变的

“你穿的不是摇粒绒,是行走的塑料瓶?”这个冬天,不少人翻冬装标签时都有过这样的疑惑。当发现摇粒绒、仿羊羔绒的成分表几乎都写着“聚酯纤维”,网友们忍不住调侃:“原来过冬靠的是可乐瓶”。塑料瓶真能直接变衣服?这里藏着你不知道的“变废为宝”秘密。

摇粒绒和塑料瓶确实是“亲戚”

先给大家吃颗定心丸:摇粒绒和塑料瓶确实是“亲戚”,但绝不能画等号。

二者原料都是PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯),但加工工艺和性能早已天差地别。

塑料瓶用的是“瓶级”PET,追求耐摔密封；而衣服用的是“纤维级”PET,得更柔韧细腻,不然穿在身上又硬又脆,根本没法出门。

从塑料瓶到摇粒绒,要闯过“四重关卡”

第一步是“洗澡变身”:回收的塑料瓶先去掉瓶盖标签,粉碎成指甲盖大小的碎片,再经八道高温清洗工序,油污杂质全被滤掉,比自家洗碗还彻底。

第二步是“熔融再造”:干净的碎片被高温熔化提纯,变成纯净的纤维级PET切片。

第三步是“魔法改性”:通过特殊工艺调整分子结构,解决起静电、不透气的老问题。

最后一步是“拉丝成绒”:切片被拉成比头发丝还细的纤维,织成布料后,再经摇粒工艺,就变成了柔软的摇粒绒。

200亿个旧瓶子变身摇粒绒

别小看这个过程,其背后藏着环保大能量。我国一年能把200亿个旧瓶子变成摇粒绒,堆起来能绕地球30圈,生产过程的碳足迹比传统面料减六成。

更令人惊喜的是,我国科学家研发的气凝胶聚酯摇粒绒,导热系数低至0.018,比羽绒还暖30%,机洗20次也很少掉毛,寿命比普通款长一倍。连2024年巴黎奥运会中国代表团的领奖服,用的都是同款再生聚酯材料。

并非所有摇粒绒都是塑料瓶做的

不过要说明的是,并非所有摇粒绒都是塑料瓶做的。目前市场上多数聚酯纤维仍来自石油,再生款因成本高、原料有限,还没成为主流,但阿迪、H&M等品牌已计划把一半衣服换成再生聚酯。选择这类衣服时,认准“再生聚酯纤维”“rPET”标签就行,其安全检测和原生面料一样严格,甲醛等有害物质都未检出,婴儿也能贴身穿。

这个冬天,当你裹着摇粒绒出门时,或许可以骄傲地说:“我穿的不仅是温暖,更是地球的‘呼吸感’”。毕竟把废瓶变成绒衣,可比让它们躺在垃圾堆里更有意义。

于梅君