Brytyjskim badaczom udało się przez przypadek ulepszyć naturalnie występujący enzym - PETazę, który doskonale rozkłada plastikowe odpady. Może on pomóc w rozwiązaniu globalnego kryzysu związanego z zanieczyszczeniem tworzywem sztucznym.
PET - Poli(tereftalan etylenu) to polimer stosowany na ogromną skalę do produkcji butelek do napojów. W środowisku naturalnym rozkłada się on setki lat. Na świecie co minutę sprzedaje się około miliona plastikowych butelek. Większość z nich trafia na wysypiska śmieci. Wiele dostaje się do oceanów, gdzie tworzą ogromne wyspy śmieci i zanieczyszczają nawet najodleglejsze rejony. Szkodzą przy tym organizmom morskim oraz potencjalnie ludziom, którzy je spożywają.
Od lat trwają poszukiwania skutecznej metody rozwiązania problemu zalegających i z roku na rok nawarstwiających się odpadów z tworzyw sztucznych. W 2016 roku na wysypisku śmieci w Japonii odkryto bakterię Ideonella sakaiensis, która jest w stanie metabolizować Poli(tereftalan etylenu). Wykorzystuje tworzywo sztuczne jako główne źródło energii. Choć znane są inne organizmy potrafiące rozkładać PET, choćby grzyby Fusarium solani czy Aspergillus oryzae, to okazało się, że enzym PETaza wytwarzany przez Ideonella sakaiensis robi to najszybciej.
Teraz naukowcom udało się ulepszyć działanie enzymu. Zmodyfikowana PETaza może zacząć rozkładać tworzywo sztuczne w ciągu zaledwie kilku dni. Może to zrewolucjonizować proces recyklingu, umożliwiając bardziej efektywne ponowne wykorzystanie tworzyw sztucznych.
Badanie, którego wyniki zostały opublikowane w czasopiśmie „Proceedings of National Academy of Sciences”, rozpoczęto od określenia dokładnej struktury enzymu wytwarzanego przez japońską bakterię. Naukowcy użyli do tego intensywnej wiązki promieni rentgenowskich, która może ujawnić pojedyncze atomy.
Analizy te miały również na celu sprawdzenie, w jaki sposób ewoluował enzym PETazy. Podczas testów naukowcy przypadkowo sprawili, że enzym stał się jeszcze lepszy w rozkładaniu PET. - Okazało się, że poprawiliśmy enzym, co było trochę szokujące. To wspaniałe odkrycie, ponieważ mówi nam, że enzym nie jest jeszcze zoptymalizowany. Poprawiliśmy jego wydajność o około 20 proc. – powiedział profesor John McGeehan z University of Portsmouth, który kierował badaniami.
Ale naukowcy twierdzą, że to działanie enzymu można przyspieszyć jeszcze bardziej. Może stać się to opłacalnym zakrojonym na szeroką skalę procesem. - Mamy nadzieję, że uda nam się użyć tego enzymu, aby zamienić ten plastik z powrotem w jego oryginalne komponenty – wyjaśnił McGeehan.
- PET jest niesamowicie odporny na degradację. To jeden z tych cudownych materiałów, który został stworzony trochę zbyt dobrze – zaznaczył McGeehan.
Zaledwie 14 proc. całej produkcji plastikowych butelek zostaje poddana recyklingowi. Jednak obecnie nawet te butelki, można przekształcić tylko włókna do odzieży, butów lub dywanów. Nowy enzym wskazuje inną drogę recyklingu przezroczystych plastikowych butelek. Dzięki niemu będzie można je przekształcić w komponenty, z których powstały.
- Ropa jest tania, a więc produkcja PET także jest tania. Producentom łatwiej jest wygenerować więcej tego typu produktów, niż próbować je poddać recyklingowi. Jednak istnieje tu czynnik społeczny. Zmienia się postrzeganie społeczne i firmy zaczynają przyglądać się, w jaki sposób mogą właściwie przetwarzać odpady – podkreślił badacz.
Źródło: The Guardian, fot. Max Pixel
