Учени са разработили ензим, който разгражда полетиленовите опаковки за дни
Изследователски екипи от няколко държави са успели да синтезират революционен нов ензим, който в дългосрочен план може да се окаже решение на все по-сериозния проблем с пластмасовите отпадъци. Разработката е дело на учени от Университета в Портсмут, Великобритания, и Националната лаборатория за възобновяеми енергоизточници (NREL) към щатското министерство на енергетиката. Тя се базира на предишната работа на техни японски колеги, обявили странно и неочаквано откритие само преди 2 години. През май 2016 г. група японски учени съобщиха, че са успели да изолират бактерия, хранеща се с пластмаса от типа “полиетилен терефталат”, или PET. От този петролен субпродукт се правят повечето опаковки за храни и напитки, замърсяващи околната среда.
Името на бактерията е Ideonella sakaiensis и тя произвежда ензим, наречен PETase. Чрез него микроорганизмът разгражда пластмасите и си набавя от тях хранителни вещества. Интригуващото откритие е направено в околностите на фабрика за преработка на бутилки край пристанищния град Сакай. Учените са шокирани от находката, тъй като PET съществува в природата от около 50 години и бактерията явно е еволюирала изключително бързо, така че да консумира синтезирано от хората вещество. Според проф. Джон Макгийхан, който участва в настоящото изследване, Ideonella sakaiensis най-вероятно е произлязла от бактериите, хранещи се с природни полиестери. Последните присъстват в листата на растенията и играят защитна функция.
Преминаването към “пластмасова диета”, включваща в менюто изключително устойчивия и твърд PET, според изследователите е “твърде неочаквано”. Сформиран е международен екип, който започва да изследва японската бактерия и по-специално как протича еволюцията на ензима PETase. За целта учените решават да създадат детайлизиран 3D модел на веществото, използвайки мощния рентгенов лазер Diamond Light Source в Оксфордшайър, Великобритания. Приспособлението може да излъчва светлина, която е 10 млрд. пъти по-силна от слънчевата и действа като микроскоп, способен да “види” отделните атоми. Събраната информация за PETase е обработена чрез компютърен симулационен модел, разработен от учени в Университета на Южна Флорида, САЩ, и Университета в Кампинас, Бразилия.
След като установява точната структура на ензима, екипът си дава сметка, че тя не е напълно оптимизирана. Учените решават, че могат да повишат ефективността й, внасяйки незначителни корекции. Така действието на PETase, който може да разгражда пластмасата за дни вместо за стотици години, се увеличава с още 20%.
Изследователите изпробват ензима и с друга форма на полиетилена, наречена PEF. Тя се произвежда от растения, а не от петрол, и се разглежда като алтернатива за производство на индустриални опаковки. “Бяхме абсолютно втрещени, защото при нея ензимът работи още по-добре”, коментира проф. Макгийхан. Според него веществото подлежи на допълнително подобряване и в близко бъдеще ще може да се синтезира в индустриални мащаби.
Причината ензимът PETase да се разглежда като потенциално революционна технология за рециклиране на пластмасите е, че на практика той ги разгражда до базовите им съставки. Така полиестерите, произвеждани в момента от петрол, отново ще могат да бъдат превръщани в пластмасови бутилки, опаковки и облекла от изкуствени тъкани и по този начин ще може да се постигне 100% рециклиране. При технологиите за преработка, използвани в момента, това все още не е така. Сега след всяко рециклиране пластмасите слизат едно ниво надолу по спиралата на качеството: бутилките се превръщат в изкуствени вълнени тъкани, след това – в мокети, а накрая обикновено финишират на бунището, замърсявайки природата за столетия напред. Благодарение на PETase обаче качествените пластмаси отново ще могат да се превръщат в качествени пластмаси, вместо за това да се хабят нови и нови количества петрол.
По всяка вероятност новият ензим все още се намира на няколко години разстояние от масовото му прилагане в индустрията. Учените ще трябва да го модифицират още, така че да заработи по-бързо, да стане икономически ефективен и да се превърне в неделима част от процеса по рециклиране.
материал на https://www.capital.bg
