Nowy superenzym rozkłada plastik sześć razy szybciej

0
20
views
Plastikowe butelki stanowią prawie jedną szóstą rocznej światowej produkcji plastiku. Zdjęcie: Jeff Morgan / Alamy Stock Photo

Przełom, który opiera się na robakach zjadających plastik, odkrytych po raz pierwszy w Japonii w 2016 r., obiecuje umożliwić ekologiczny, o wiele szybszy recykling. Superenzym rozkłada plastik w zaledwie kilka dni.

Naukowcy stworzyli superenzym, który rozkłada plastikowe butelki sześć razy szybciej niż wcześniej zwykły enzym. Superenzym może zostać wykorzystany do recyklingu w ciągu roku lub dwóch lat.

Superenzym pochodzący z bakterii, które w naturalny sposób rozwinęły zdolność jedzenia plastiku, umożliwia pełny recykling butelek. Naukowcy są przekonani, że połączenie go z enzymami rozkładającymi bawełnę może również umożliwić recykling odzieży z różnych materiałów. Obecnie miliony ton takiej odzieży trafia na wysypiska lub do spalania.

Zanieczyszczenie plastikiem zanieczyściło całą planetę, od Arktyki po najgłębsze oceany, a ludzie są teraz znani z konsumpcji i oddychania mikro plastikami. Obecnie bardzo trudno jest rozbić plastikowe butelki na ich składniki chemiczne, aby zrobić nowe ze starych, co oznacza, że każdego roku z ropy powstaje coraz więcej nowego plastiku.

Czytaj: Indie: słoń grzebał w śmieciach, jadł resztki z plastiku. Smutny widok zapada w pamięci

Superenzym został zaprojektowany przez połączenie dwóch oddzielnych enzymów, z których oba znaleziono w robaku zjadającym plastik, odkrytym na japońskim składowisku odpadów w 2016 roku.

 W 2018 r. naukowcy badający enzym PETazę dokonali mutacji, która przyśpieszyła rozkładanie tworzyw sztucznych. Dwa lata później zmodyfikowaną wersję PETazy połączono z enzymem o nazwie MHETazą. Dwa silne enzymy sprawiły, że plastik ulegała rozkładowi sześciokrotnie szybciej niż w przypadku zastosowania pojedynczego enzymu.

„Kiedy połączyliśmy enzymy, raczej nieoczekiwanie, nastąpił dramatyczny wzrost aktywności” – powiedział prof. John McGeehan z University of Portsmouth w Wielkiej Brytanii. „To droga ku próbom wytwarzania szybszych enzymów, które są bardziej przydatne w przemyśle. Ale to także jedna z tych historii o uczeniu się od natury, a następnie przenoszeniu jej do laboratorium”.

Prof. John McGeehan, dyrektor Center for Enzyme Innovation (CEI). Naukowcy pracujący w centrum mają nadzieję, że „superenzym” może rozwiązać kryzys zanieczyszczenia. Zdjęcie: University of Portsmouth / Stefan Ventur / PA

Francuska firma Carbios ujawniła w kwietniu inny enzym, pierwotnie odkryty w stercie liści kompostu, który rozkłada 90% plastikowych butelek w ciągu 10 godzin, ale wymaga podgrzania do temperatury powyżej 70°C.

Nowy superenzym działa w temperaturze pokojowej, a McGeehan powiedział, że łączenie różnych podejść może przyspieszyć postęp w kierunku zastosowania komercyjnego: „Jeśli uda nam się wytwarzać lepsze, szybsze enzymy, łącząc je ze sobą i dostarczając je firmom, takim jak Carbios i współpracując, można zacząć to robić w ciągu następnego roku lub dwóch lat”.

W pracy z 2018 roku ustalono, że struktura jednego enzymu, zwanego PETazą, może atakować twardą, krystaliczną powierzchnię plastikowych butelek. Odkryli przypadkowo, że jedna zmutowana wersja działa o 20% szybciej. W ramach nowych badań przeanalizowano drugi enzym również występujący w japońskich bakteriach, który podwaja szybkość rozkładu grup chemicznych uwalnianych przez pierwszy enzym.

johannesfloe.com – Art to remember

Zdaniem naukowców „superenzym” może rozkładać plastikowe butelki sześć razy szybciej niż zwykłe enzymy. Zdjęcie: Aaron McGeehan

Naukowcy sądzą, że połączenie dwóch enzymów ze sobą może przyspieszyć degradację i umożliwić im ściślejszą współpracę.

Bakteria nie mogłaby stworzyć połączonego superenzymu, ponieważ cząsteczka byłaby zbyt duża. Więc naukowcy połączyli dwa enzymy w laboratorium i zaobserwowali dalsze potrojenie prędkości. Nowe badania przeprowadzone przez naukowców z University of Portsmouth i cztery amerykańskie instytucje zostały opublikowane w czasopiśmie Proceedings of the National Academy of Sciences.

Zespół bada teraz, w jaki sposób można zmodyfikować enzymy, aby działały jeszcze szybciej. „Istnieje ogromny potencjał” – powiedział McGeehan. „Mamy kilkaset w laboratorium, które obecnie trzymamy razem”. Centrum testowe o wartości 1 miliona funtów jest obecnie budowane w Portsmouth, a Carbios buduje fabrykę w Lyonie.

Połączenie enzymów zjadających plastik z istniejącymi, które rozkładają naturalne włókna, może pozwolić na pełny recykling mieszanych materiałów, powiedział McGeehan. „Recykling tkanin mieszanych [z poliestru i bawełny] jest naprawdę trudny”.

Zwolennicy kampanii twierdzą, że kluczowe znaczenie ma ograniczenie użycia plastiku. Osoby zajmujące się recyklingiem twierdzą, że mocne, lekkie materiały, takie jak plastik, są bardzo przydatne, a prawdziwy recykling jest częścią rozwiązania problemu zanieczyszczenia.

Naukowcom udało się również znaleźć owady, które zjadają inne tworzywa sztuczne, takie jak poliuretan, który jest szeroko stosowany, ale rzadko poddawany recyklingowi. Kiedy poliuretan się rozkłada, może uwalniać toksyczne chemikalia, które zabiłyby większość bakterii, ale zidentyfikowany błąd w rzeczywistości wykorzystuje ten materiał jako pokarm do napędzania procesu.

Uniwersytet Portsmouth dostał fundusze na przeprowadzenie dalszych badań w poszukiwaniu kolejnych alternatyw. 

Źródło: theguardian.com

Czytaj: Opłaty za parkowanie w niedzielę w Krakowie? Wzrosną ceny abonamentów!