一把“分子剪刀”破解废旧纺织品再生难题
发布时间：2026-11-06
信息来源：中国科学报
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发布时间：2026-11-06
信息来源：中国科学报
让旧衣服重新变成生产新纤维的原料。南京工业大学生物与制药工程学院教授姜岷团队研发出一种特殊的“分子剪刀”——高性能PET降解酶，能把涤纶的长分子链像剪绳子一样剪成小段，破坏其稳定的分子结构。近日，团队与塑新科技联合申报的“消费后纺织品的酶法再生”项目荣获第11届“科创江苏”创新创业大赛一等奖，指导老师是董维亮教授、钱秀娟副教授。
涤纶纤维的化学名称是聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET），它耐磨、耐用，却因分子结构稳定，难以实现高品质循环再生。我国每年产生废旧纺织品超过2000万吨，真正实现“从衣服到衣服”闭环循环的比例不足1%。
目前，废旧涤纶回收主要采用物理回收和化学回收两种方式。物理回收经过多次加工，材料性能容易下降，且对原料品质要求高；部分化学回收工艺则存在反应条件苛刻、能耗较高等问题。如何找到一种更加温和、精准的方式回收消费后的纺织品？团队将目光投向了生物酶。“酶就像一把剪刀，能够识别特定的物质，并对相应的化学键进行切割”。董维亮介绍，就像人们吃馒头时，唾液中的酶能够分解淀粉一样，PET降解酶也能识别涤纶分子链中的特定化学键，将其逐步拆解为单体砌块。
为寻找高效的PET降解酶，团队专门前往郊区多个垃圾填埋场周边采集土壤样本，希望从长期接触废弃纺织品的微生物中，找到具有PET降解能力的“能手”。采集样本后，团队提取其中的宏基因组，通过大数据挖掘，筛选可能具有PET降解功能的酶，再逐一开展实验表征和活性验证。
“一次筛选实验通常需要两周左右才能得到结果，有一次我们等了将近一个月，最终的数据却不理想，只能重新调整方案、再次尝试。”钱秀娟回忆道。团队逐步建立起包含数百种塑料降解酶的资源库，并通过筛选、实验获得高性能PET降解酶CUTSX，对真实PET单底物的降解率达到90%以上，为后续酶的性能优化和产业化应用奠定了基础。
要让这把“分子剪刀”真正适应工业生产，还需要进一步提高它的催化效率和稳定性。“酶要实现工业化应用，必须兼顾催化活性和稳定性，真正做到鱼和熊掌兼得。”董维亮介绍，有些酶催化能力较强，却不够稳定；有些酶稳定性较好，降解效率又不够理想。为此，团队将人工智能与计算设计引入酶的改造过程，借助AI进一步分析酶的结构特征及内部电场变化，研究不同结构对催化性能的影响，寻找优化酶活性的关键位点。经过多轮计算设计、实验验证，团队获得了性能进一步优化的酶。数据显示，改造获得的酶中约70%的酶活性得到提升，最高提升达到数百倍。这一成果进一步提升了“分子剪刀”的催化效率，为酶法再生技术规模化应用提供了支撑。
为了让废旧纺织品真正实现循环再生，团队没有停留在单一降解酶的研发上，而是围绕废旧纺织品回收再生的全过程开展协同攻关，解决酶的规模化生产、废旧衣物处理、产物分离纯化等一系列难题，打通从原料处理、酶高效制备、解聚过程调控、单体分离纯化、重新聚合的全链条工艺，推动实验室成果向产业化应用转化。
目前，团队与南京塑新科技有限公司合作，已建成全球首条年万吨级废弃涤纶纺织品酶法回收生产线，再生聚酯产品性能指标可与原生材料媲美，并通过全球回收标准（GRS）认证。曾经被视为废弃物的旧衣服，经过酶法解聚和重新聚合，又能成为生产新纤维的原料。技术落地带来的不仅是资源循环利用，还有实实在在的经济和环境效益。项目全生命周期评价显示，与原生材料相比，酶法再生材料碳排放降低40%。近三年来，项目技术成果相关应用报告涉及的产值或销售收入合计过亿元，带动就业百余人。
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