科学家此前使用几种土壤无脊椎动物实验,如蚯蚓、千足虫、蛞蝓、蜗牛等看看其能否吃掉塑料。在饲喂14C标记的塑料如聚(PVC)、聚乙烯(PE)和聚(PP),结果显示无法降解。
杨军认为,生物降解塑料的思路要开拓,不能只局限于微生物,可以考虑鳞翅目昆虫、白蚁等,海洋中的蛀船虫和钻孔蚌能侵蚀聚乙烯和海底电缆,也可考虑从这些生物中分离并能产生活性基团的关键酶及其基因。
杨军团队的2014年研究发现,蜡虫(印度谷螟幼虫)能够咀嚼和进食聚乙烯PE薄膜,幼虫肠道分离出能够降解PE薄膜的两种菌株,即肠属YT1和芽孢YP1。随后研究团队发现,黄粉虫幼虫是一种吃掉塑料更为厉害的动物,其尺寸比蜡虫更大(通常长35毫米,宽度3毫米),其可以将泡沫塑料作为食品。黄粉虫有4个生活阶段:卵、幼虫、蛹和成虫。
黄粉虫又叫面包虫,在昆虫分类学上隶属于鞘翅目,拟步行虫科,粉甲虫属(拟步行虫属)。原产北美洲,50年代从前苏联引进中国饲养,黄粉虫被誉为"蛋白质饲料库"。其干品含脂肪30%,含蛋白质高达50%以上,此外还含有磷、钾、铁等多种元素。干燥的黄粉虫幼虫含蛋白质40%左右、蛹含57%、成虫含60%。
在中国国内,黄粉虫实际上类似蚕,人类可以直接食用,炒着吃,也可以用来做饲料,黄粉虫作饲料喂养的蝎子、、、蛇、热带鱼和金鱼,不仅生长快、成活率高,而且抗病力强,繁殖力也大大提高。养殖黄粉虫十分容易,养殖户可用新鲜燕麦、小麦糠、苹果养殖。
杨军等人在实验中,以泡沫塑料为单一食源喂养黄粉虫幼虫。对比正常饲养(喂食麸皮)和停食的幼虫,结果发现,在16天实验期内,幼虫干重尽管并未如正常饲养的幼虫显著增加(+33.6%),仅小量增加了0.2%(这是由于相比麸皮,泡沫塑料的水含量和营养价值较低),但也未像停食的幼虫干重明显降低(-24.9%),并且对比喂食塑料和麸皮两组的幼虫存活率,并无明显差异。
100只黄粉虫每天可以吃掉34-39毫克的泡沫塑料。在16天的试验期,虫子摄入泡沫塑料中47.7%转化为CO2。而残留(约49.2%)被转化为类似兔粪便的生物降解颗粒被排泄出体外。试验用α-13C或β-13C标记的聚塑料证实其被矿化为碳13标记二氧化碳和脂类。幼虫肠道内聚泡沫停留时间不超过24小时就降解。
塑料填料又叫填充剂,它可以提高塑料的强度和耐热性能,并降低成本。例如酚醛树脂中加入木粉后可大大降低成本,使酚醛塑料成为廉价的塑料之一,同时还能显著提高机械强度。填料可分为有机填料和无机填料两类,前者如木粉、碎布、纸张和各种织物纤维等,后者如玻璃纤维、硅藻土、石棉、炭黑等。填充剂在塑料中的含量一般控制在40% 以下。