本文最初发表于 Undark。
2019年，美国国防部下属的一个机构发布了一项研究项目征集令，旨在帮助军方应对部队在偏远地区或灾区工作时产生的大量塑料垃圾。该机构希望开发一个系统，能够将食品包装袋、水瓶等物品转化为可用产品，如燃料和口粮。该系统需要足够小，能够装进悍马车，并且能耗低。它还需要利用塑料降解微生物的力量。
“当我们四年前开始这个项目时，想法已经有了。理论上是说得通的，”密歇根理工大学的微生物学家 Stephen Techtmann 说，他领导着三个获得资助的研究小组之一。尽管如此，他表示，起初这项努力“感觉更像是科幻小说，而不是真正能起作用的东西。”
这种不确定性是关键。美国国防部高级研究计划局（DARPA）支持高风险、高回报的项目。这意味着任何个人努力都有可能失败。但当一个项目成功时，它就有可能成为真正的科学突破。“我们的目标是从‘你开玩笑吧，你想做那个？’这种不相信的态度，转变为‘你知道，那可能真的可行’，”负责监督塑料垃圾项目的DARPA项目经理 Leonard Tender 说。
塑料生产和处理的问题众所周知。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，在那里，微塑料、塑料颗粒和塑料袋对野生动物构成威胁。许多政府和专家认为，解决这个问题需要减少产量，一些国家和美国各州也出台了政策鼓励回收。
多年来，科学家一直在尝试各种塑料降解细菌。但DARPA采取了一种略有不同的方法，寻求一种紧凑且移动的解决方案，利用塑料来创造全新的东西：人类的食物。
Techtmann 赶忙补充道，目标是不喂食人类塑料。相反，希望是他系统中的塑料吞噬微生物本身能够被证明适合人类食用。虽然 Techtmann 认为项目的大部分将在一年或两年内准备就绪，但这个食物环节可能需要更长时间。他的团队目前正在进行毒性测试，然后他们会将结果提交给美国食品药品监督管理局（FDA）审查。即使一切顺利，还有一个额外的挑战在等着。Techtmann 说，有一个“令人不适的因素”，我认为这必须被克服。
军方并非唯一一家致力于将微生物转化为营养的公司。从韩国到芬兰，少数研究人员和一些公司正在探索微生物是否有一天能帮助养活日益增长的全球人口。
据 Tender 介绍，DARPA 的提案征集旨在同时解决两个问题。首先，该机构希望减少他所说的供应链脆弱性：战争期间，军队需要向偏远地区的部队运送物资，这给车辆中的人员带来了安全风险。此外，该机构希望停止使用危险的焚烧坑来处理塑料垃圾。“负责任地将这些废物从现场清理掉是一项巨大的工程，”Tender 说。
密歇根理工大学的系统首先使用机械破碎机，将塑料破碎成小碎片，然后送入反应器，在高温下浸泡在氢氧化铵中。一些塑料，例如常用于制造一次性水瓶的 PET，在此阶段会分解。军事食品包装中使用的其他塑料——即聚乙烯和聚丙烯——会被转移到另一个反应器，在那里它们会受到更高的温度和缺氧处理。
在这些条件下，聚乙烯和聚丙烯被转化为可以升级为燃料和润滑剂的化合物。密歇根理工大学的化学工程师 David Shonnard，他负责该项目的这一部分，已经创办了一家名为 Resurgent Innovation 的初创公司来商业化部分技术。（Shonnard 说，研究团队的其他成员正在寻求与该系统的其他部分相关的额外专利。）
在 PET 在氢氧化铵中分解后，液体被转移到另一个反应器，在那里它被一群微生物消耗。Techtmann 最初认为他需要去一个高度污染的环境来寻找能够分解解构塑料的细菌。但事实证明，来自堆肥堆的细菌效果非常好。他解释说，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。因此，原本会吃植物的细菌也许可以从中获取能量。
在细菌消耗塑料后，微生物会被干燥成一种粉末，闻起来有点像营养酵母，并且含有脂肪、碳水化合物和蛋白质的平衡，Techtmann 说。
关于可食用微生物的研究至少可以追溯到60年前，但证据却非常有限。（一项综述估计，自1961年以来，平均每年发表七篇论文。）尽管如此，该领域的许多研究人员表示，各国确实有理由考虑将微生物作为食物来源。韩国科学技术院（KAIST）的生物工程师兼研究副总裁 Sang Yup Lee 在给 Undark 的一封电子邮件中写道，除其他优点外，它们富含蛋白质。Lee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，它们可能成为更可持续的营养来源，尤其是在人口不断增长的情况下。
Lee 审阅了一篇描述密歇根理工大学项目微生物部分的文章，并表示该团队的计划是可行的。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“我们通过发酵食品和饮料一直在食用的那些，例如乳酸菌、芽孢杆菌、一些酵母菌。”但这些微生物并不能降解塑料。
在使用塑料降解微生物作为人类食物之前，研究团队将向监管机构提交证据，表明该物质是安全的。加拿大安大略省西安大略大学（Western University）的电气工程师 Joshua Pearce 进行了初步的毒理学筛查，将微生物分解成更小的碎片，并与已知毒素进行比对。
“我们非常确定里面没有任何有害物质，”Pearce 说。他还补充说，这些微生物也被喂给了秀丽隐杆线虫（C. elegans）并且没有出现明显的副作用，目前该团队正在观察大鼠长期食用这些微生物的情况。如果大鼠的反应良好，下一步将向食品药品监督管理局提交数据进行审查。
至少有几家公司正处于商业化新型可食用微生物的各个阶段。例如，一家芬兰初创公司Solar Foods，采用了一种天然存在的细菌，创造出一种带有芥末棕色调的粉末状产品，该产品已在新加坡获准使用。首席体验官 Laura Sinisalo 在给 Undark 的电子邮件中表示，该公司已向欧盟和英国以及美国提交了审批申请，并希望在今年年底进入美国市场。
即使塑料降解微生物被证明对人类安全，Techtmann 说，公众可能仍然会对食用以塑料垃圾为养分的食物的前景感到厌恶。因此，他说，这特定的一组微生物在偏远的军事基地或在灾难救援期间可能最有价值，届时可以短期食用，以帮助人们生存。
“我认为‘令人不适的因素’会少一些，”Techtmann 说，“如果仅仅是‘这能让我多活一两天’。”
