Υπερένζυμο διασπά τα πλαστικά μπουκάλια σε «μέρες μέρες»

Ένα λεγόμενο «υπερένζυμο» που τρώει πλαστικό θα μπορούσε να είναι «ένα σημαντικό άλμα προς τα εμπρός» για την εξεύρεση λύσεων για την αντιμετώπιση της κρίσης της ρύπανσης, ελπίζουν οι επιστήμονες.

Η ενισχυμένη πρωτεΐνη αποτελείται από δύο ένζυμα που παράγονται από έναν τύπο βακτηρίων που τρέφεται με πλαστικά μπουκάλια, γνωστό ως Ideonella sakaiensis .

Ο καθηγητής John McGeehan, διευθυντής του Κέντρου Ενζυμικής Καινοτομίας (CEI) στο Πανεπιστήμιο του Πόρτσμουθ, είπε ότι σε αντίθεση με τη φυσική υποβάθμιση, η οποία μπορεί να διαρκέσει εκατοντάδες χρόνια, το υπερ-ένζυμο είναι σε θέση να μετατρέψει το πλαστικό πίσω στα αρχικά του υλικά ή δομικά στοιχεία, σε λίγες μόνο ημέρες.

«Προς το παρόν, παίρνουμε αυτά τα δομικά στοιχεία από ορυκτές πηγές, όπως το πετρέλαιο και το φυσικό αέριο, τα οποία είναι πραγματικά μη βιώσιμα», είπε. «Αλλά αν μπορούμε να προσθέσουμε ένζυμα στα απόβλητα πλαστικά, μπορούμε να αρχίσουμε να το διασπώνουμε σε λίγες μέρες. .”

Διαβάστε περισσότερα σχετικά με τη διάσπαση του πλαστικού:

• Γνωρίστε το waxworm, μια κάμπια που τρώει πλαστικά που θα μπορούσε να λύσει το πρόβλημα των απορριμμάτων μας
• Mark Miodownik:Δεν υπάρχει "καμία αξία" στο βιοδιασπώμενο πλαστικό (προς το παρόν)

Είπε ότι η διαδικασία θα επιτρέψει επίσης στα πλαστικά να "κατασκευάζονται και να επαναχρησιμοποιούνται απεριόριστα, μειώνοντας την εξάρτησή μας από ορυκτές πηγές".

Το 2018, ο καθηγητής McGeehan και η ομάδα του ανακάλυψαν κατά λάθος ότι μια τροποποιημένη έκδοση ενός από τα ένζυμα, γνωστά ως PETase, ήταν σε θέση να διασπάσει το πλαστικό μέσα σε λίγες μέρες.

Ως μέρος της τρέχουσας μελέτης τους, που δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Proceedings of the National Academy of Sciences , η ομάδα ανακάτεψε την PETase με το δεύτερο ένζυμο, που ονομάζεται MHETase, και διαπίστωσε ότι «η πέψη των πλαστικών φιαλών κυριολεκτικά διπλασιάστηκε». Στη συνέχεια, οι ερευνητές συνέδεσαν τα δύο ένζυμα μεταξύ τους στο εργαστήριο, σαν «δύο Pac-men ενωμένοι με ένα κομμάτι κορδόνι», χρησιμοποιώντας γενετική μηχανική.

«Αυτό μας επέτρεψε να δημιουργήσουμε ένα υπερ-ένζυμο έξι φορές πιο γρήγορα από το αρχικό ένζυμο PETase μόνο. Αυτό είναι ένα πολύ σημαντικό άλμα προς τα εμπρός, επειδή το πλαστικό που καταλήγει στους ωκεανούς μας σήμερα θα χρειαστούν εκατοντάδες χρόνια για να διασπαστεί φυσικά», δήλωσε ο καθηγητής McGeehan.

«[Τελικά] μέσω του ηλιακού φωτός και της δράσης των κυμάτων, θα αρχίσει να διασπάται σε όλο και μικρότερα κομμάτια – και θα καταλήξουμε με μικροπλαστικά, που είναι ένα σοβαρό πρόβλημα για τους οργανισμούς που ζουν στο περιβάλλον.»

Οι δοκιμές έδειξαν ότι αυτό το υπερ-ένζυμο ήταν σε θέση να διασπάσει ένα είδος πλαστικού που χρησιμοποιείται σε συσκευασίες αναψυκτικών και χυμών φρούτων, γνωστό ως PET (τερεφθαλικό πολυαιθυλένιο). Αν και λέγεται ότι είναι εξαιρετικά ανακυκλώσιμο, το απορριφθέν PET παραμένει για εκατοντάδες χρόνια στο περιβάλλον προτού υποβαθμιστεί.

Εκτός από το PET, το υπερ-ένζυμο λειτουργεί επίσης στο PEF (φουρανοϊκό πολυαιθυλένιο), ένα βιοπλαστικό με βάση τη ζάχαρη που χρησιμοποιείται σε μπουκάλια μπύρας. Ωστόσο, ο καθηγητής McGeehan είπε ότι δεν είναι σε θέση να διασπάσει άλλους τύπους πλαστικού.

Σε συνεργασία με συναδέλφους των ΗΠΑ, ο καθηγητής McGeehan χρησιμοποίησε έντονες δέσμες ακτίνων Χ στην εγκατάσταση σύγχροτρον του Diamond Light Source στο Harwell του Oxfordshire, για να χαρτογραφήσει τρισδιάστατες δομές των ενζύμων. Αυτά τα μοριακά σχέδια επέτρεψαν στους ερευνητές να δημιουργήσουν το υπερ-ένζυμο με βελτιωμένη ικανότητα να επιτίθεται στο πλαστικό.

Ως μέρος των επόμενων βημάτων, οι ερευνητές αναζητούν τρόπους για να επιταχύνουν ακόμη περισσότερο τη διαδικασία διάσπασης, ώστε η τεχνολογία να μπορεί να χρησιμοποιηθεί για εμπορικούς σκοπούς.

«Όσο πιο γρήγορα μπορούμε να φτιάξουμε τα ένζυμα, τόσο πιο γρήγορα μπορούμε να διασπάσουμε το πλαστικό και τόσο πιο εμπορικά βιώσιμο θα είναι», είπε ο καθηγητής McGeehan. «Το πετρέλαιο είναι πολύ φθηνό, επομένως πρέπει να το ανταγωνιστούμε έχοντας μια πολύ φθηνή ανακύκλωση. διαδικασία."

Ερωτήσεις και απαντήσεις αναγνωστών:Γιατί ορισμένα πλαστικά είναι ανακυκλώσιμα και άλλα όχι;

Ρωτήθηκε από:Mark Warmsley, Southampton

Τα περισσότερα από τα πλαστικά που χρησιμοποιούμε είναι είτε θερμοπλαστικά είτε θερμοσκληρυνόμενα.

Τα θερμοπλαστικά περιλαμβάνουν ακρυλικά, νάιλον και πολυαιθυλένιο (πολυαιθυλένιο). Καθώς τα ζεστάνετε γίνονται μαλακά, ώστε να μπορούν να διαμορφωθούν σε όποια μορφή θέλετε, γεγονός που καθιστά επίσης εύκολη την ανακύκλωσή τους. Τα δοχεία γάλακτος μπορούν να λιώσουν και να μετατραπούν σε έπιπλα, τα πλαστικά μπουκάλια νερού γίνονται φλις μπουφάν και τα σκληρά μπουκάλια μπορούν να αποκτήσουν νέα πνοή ως κουτιά αποθήκευσης.

Τα θερμοσκληρυνόμενα πλαστικά, όπως ο βακελίτης ή η πολυουρεθάνη, είναι διαφορετικά επειδή σκληραίνουν καθώς τα θερμαίνετε. Μόλις δέσει, δεν μπορείτε να τα λιώσετε. Αυτό καθιστά σχεδόν αδύνατη την ανακύκλωση των θερμοσκληρυνόμενων πλαστικών.

Διαβάστε περισσότερα:

• Είναι δυνατή η ανακύκλωση πλαστικών άπειρες φορές;
• Γιατί είναι τόσο δύσκολο να ανακυκλωθεί το μαύρο πλαστικό;