Naukowcy po raz kolejny ogłosili nowy sposób rozkładu plastiku

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2023-12-16 16:14

Naukowcy przypadkowo znaleźli substancję, która w ciągu kilku dni rozkłada plastik. Planują skoncentrować swoje wysiłki na dalszych ulepszeniach - mają już pomysły, jak przyspieszyć rozkład o współczynnik 100.

Naukowcy stworzyli enzym, który może niszczyć plastik i działa szczególnie dobrze w przypadku plastikowych butelek. To osiągnięcie pomoże uporać się z ogromną ilością plastiku, który zanieczyszcza planetę. Wyniki poinformowali w czasopiśmie Proceedings of the National Academy of Sciences.

W 2016 roku na składowisku odpadów w Japonii znaleziono bakterie zdolne do wchłaniania plastiku. Proces, który zwykle trwa wieki, zajął im kilka dni. Teraz naukowcom udało się określić strukturę enzymu, którego do tego używają, i zsyntetyzować go. Gdy zespół przetestował enzym, okazało się, że jest on w stanie poradzić sobie z politereftalanem etylenu (PET) używanym w butelkach na napoje nawet lepiej niż oryginał.

„Okazało się, że poprawiliśmy enzym. Byliśmy trochę zszokowani”- mówi profesor John McGehan z University of Portsmouth w Wielkiej Brytanii. „To jest prawdziwe odkrycie”.

W ten sposób naukowcy mają nadzieję, że uda im się go ulepszyć, dzięki czemu będzie działał jeszcze szybciej.

„Mamy nadzieję, że użyjemy tego enzymu do rozbicia plastiku na jego składniki, a następnie użyjemy go ponownie do produkcji plastiku. Oznacza to, że nie będzie już więcej ropy do produkcji i że ilość plastiku w środowisku może zostać zmniejszona”- zauważa McGeehan.

Na świecie co minutę sprzedaje się około miliona plastikowych butelek. Tylko 14% z nich jest przetwarzanych. Wiele pozostałych trafia do oceanów, zanieczyszczając nawet najbardziej odległe zakątki, szkodząc życiu morskiemu i – potencjalnie – konsumentom owoców morza.

„Plastik jest niezwykle odporny na degradację” – wyjaśnia McGehan.

Obecnie butelki, które zostały poddane recyklingowi, są wykorzystywane do produkcji nieprzezroczystych włókien, które stają się materiałem na ubrania i dywany. Ale dzięki zastosowaniu enzymu można je wykorzystać do produkcji nowych plastikowych butelek, eliminując potrzebę produkowania większej ilości plastiku.

„Musimy pogodzić się z faktem, że olej kosztuje niewiele, dlatego produkcja PET jest tania” – powiedział McGehan. „Producentom łatwiej jest stworzyć więcej plastiku niż próbować go poddać recyklingowi”.

Na początek naukowcy zidentyfikowali strukturę enzymu wytwarzanego przez bakterie z Japonii. W tym celu wykorzystali diamentowy synchrotron, który jest zdolny do wytwarzania silnych promieni rentgenowskich, co pozwala zobaczyć strukturę poszczególnych atomów. Stwierdzono, że enzym jest podobny do tego, którego bakterie powszechnie używają do rozkładania naturalnej kutyny polimerowej, wosku, który często pokrywa skórkę owocu. Manipulacja enzymem podczas badania jego działania nieumyślnie spowodowała poprawę jego zdolności do degradacji plastiku.

„To skromna poprawa o 20%, ale nie o to chodzi” – mówi McGehan. - To, co się stało, pokazuje, że enzym nie został jeszcze zoptymalizowany. Daje nam to możliwość wykorzystania wszystkich technologii, które zostały wykorzystane w rozwoju innych enzymów na przestrzeni lat i stworzenia enzymu, który działa ultraszybko.”

Jednym z możliwych ulepszeń jest przeszczepienie enzymu bakteriom ekstremofilnym, które wytrzymują temperatury powyżej 70°C – topi on PET, a w postaci stopionej rozkłada się 10-100 razy szybciej. Niektóre grzyby mogą również przyczyniać się do degradacji plastiku, ale bakterie są łatwiejsze do wykorzystania w celach przemysłowych.

Bakterie, które obecnie ewoluują w środowisku, mogą zostać wykorzystane do zabijania innych rodzajów plastiku, powiedział McGehan. Chociaż większość plastiku znajduje się w oceanie, naukowcy mają nadzieję, że uda się przetransportować żywiące się plastikiem bakterie do tych stosów gruzu.

„Myślę, że jest to bardzo interesująca praca, która pokazuje, że istnieje potencjał wykorzystania enzymów do zwalczania narastającego problemu odpadów” – powiedział chemik Oliver Jones. „Enzymy są nietoksyczne, biodegradowalne i można je pozyskać przy pomocy mikroorganizmów w dużych ilościach”.

Larwy ćmy woskowej mogą konkurować z bakteriami – ostatnio wykazano, że potrafią wchłaniać plastik z imponującą szybkością. Odkrycia dokonano przypadkowo - jedna z badaczek, Federica Bertochini, pszczelarz-amator, zajmowała się usuwaniem pasożytów z plastra miodu swoich uli. Bertochini tymczasowo włożył wydobyte gąsienice do zwykłego worka na śmieci i po chwili odkrył, że nie ma larw.

Bertochini, badacz z Hiszpańskiego Instytutu Biomedycyny i Biotechnologii, zainteresował się zjawiskiem i przeprowadził eksperyment naukowy z biochemikami z Cambridge. Pobrano około stu larw, umieszczono je w zwykłej plastikowej torbie kupionej w brytyjskim sklepie i czekano na pojawienie się dziur. Jak się okazało, setka gąsienic jest w stanie poradzić sobie z 92 mg polietylenu w 12 godzin.