Kutatók egy szuperenzimet fejlesztettek ki, ami hatszor gyorsabban bontja le a műanyag palackokat

A műanyag palackokat a korábbiaknál hatszor gyorsabban lebontó szuperenzimet tudósok hozták létre, és egy-két éven belül alkalmazható lesz a...

A műanyag palackokat a korábbiaknál hatszor gyorsabban lebontó szuperenzimet tudósok hozták létre, és egy-két éven belül alkalmazható lesz az újrahasznosítás terén.

A szuperenzim, amely olyan baktériumokból származik, amelyek természetes módon fejlesztették ki a műanyag elfogyasztásának képességét, lehetővé teszi a palackok teljes újrahasznosítását.

A tudósok úgy vélik, hogy a gyapotot lebontó enzimekkel kombinálva a vegyes szövetű ruhák is újrahasznosíthatók. Ma több millió tonna ilyen ruházatot vagy hulladéklerakókba dobnak, vagy elégetnek.

A műanyagok mára szinte az egész bolygót beszennyezték az Északi-sarktól a legmélyebb óceánokig, és ma már ismert, hogy az emberek mikroműanyag részecskéket fogyasztanak és lélegeznek be. Jelenleg nagyon nehéz a műanyag palackokat kémiai alkotórészeire bontani annak érdekében, hogy újakat állítsanak elő a régiből, vagyis évente egyre több új műanyagot hoznak létre kőolajból.

A szuperenzimet két különálló enzim összekapcsolásával tervezték, amelyek mind megtalálhatók voltak egy műanyagevő baktériumban, amelyet egy japán hulladéklerakóhelyen fedeztek fel 2016-ban. A kutatók 2018-ban mutatták be a megtervezett enzim első változatát, amely néhány napon belül elkezdte lebontani a műanyagot. Az új szuperenzim azonban hatszor gyorsabban működik.

"Amikor az enzimeket váratlanul összekötöttük, drámai aktivitás növekedést értünk el," - mondta John McGeehan, a brit Portsmouth-i Egyetem professzora. "Mindez arra irányul, hogy megpróbáljunk gyorsabb enzimeket előállítani, amelyek iparilag relevánsabbak. De ez egyike azoknak a történeteknek is, amelyek a természettől való tanulásról, majd a laboratóriumi alkalmazásról szólnak."

A francia Carbios cég áprilisban felfedezett egy másik enzimet, amelyet eredetileg egy levélkomposztban fedeztek fel, amely 10 órán belül lebontja a műanyag palackok 90%-át, de 70 Celsius fok fölé kell hevíteni.

Az új szuperenzim azonban szobahőmérsékleten működik, és McGeehan szerint a különböző megközelítések ötvözése felgyorsíthatja a kereskedelmi felhasználás irányába történő előrehaladást: "Ha jobb, gyorsabb enzimeket tudunk előállítani összekapcsolva őket, és olyan cégekhez juttatjuk el, mint a Carbios, és partnerségben dolgozunk, akkor a következő egy-két éven belül ezt elkezdhetjük."

A 2018-as munka megállapította, hogy egy enzim, az úgynevezett PETáz képes megtámadni a műanyag palackok kemény, kristályos felületét. Véletlenül jöttek rá, hogy egy mutáns változata 20%-kal gyorsabban működik.

Az új tanulmány egy második, a japán baktériumokban is megtalálható enzimet elemzett, amely megkétszerezi az első enzim által felszabadított kémiai csoportok lebomlási sebességét.

Azok a baktériumok, amelyek lebontják a természetes polimereket, mint a cellulóz, évmilliók alatt fejlesztették ki ezt az iker megközelítést. A tudósok úgy gondolták, hogy a két enzimet összekapcsolva növelhetik a lebomlás sebességét, és lehetővé teszi számukra, hogy szorosabban együttműködjenek.

A kapcsolt szuperenzimet egy baktérium nem lenne képes létrehozni, mivel a molekula túl nagy lenne. Ezért a tudósok laboratóriumban kapcsolták össze a két enzimet, és a sebesség további háromszoros növekedését figyelték meg. A Portsmouth-i Egyetem és négy amerikai intézmény tudósainak új kutatását a Proceedings of the National Academy of Sciences folyóiratban publikálták. (1)

A csapat most azt vizsgálja, hogyan lehet az enzimeket úgy módosítani, hogy még gyorsabban működjenek. "Hatalmas potenciál van benne," - mondta McGeehan. Jelenleg egy 1 millió font értékű tesztközpont épül Portsmouth-ban, a Carbios pedig egy üzemet épít Lyonban.

A műanyagot fogyasztó enzimek és a meglévő, természetes rostokat lebontó enzimek kombinálása lehetővé teheti a vegyes anyagok teljes újrafeldolgozását, mondta McGeehan. "A vegyes szöveteket (poliészterből és pamutból) nagyon bonyolult újrahasznosítani. Beszéltünk néhány nagy divatcéggel, amelyek ezeket a textíliákat gyártják, mert jelenleg nagyon küzdenek."

Környezetvédők szerint a műanyag felhasználásának csökkentése kulcsfontosságú. Az újrahasznosítással foglalkozók azt mondják, hogy az erős, könnyű anyagok, például a műanyag nagyon hasznosak, és hogy a valódi újrahasznosítás a szennyezés okozta probléma megoldásának a része.

A kutatóknak sikerült olyan baktériumokat is találniuk, amelyek más műanyagokat fogyasztanak, például a széles körben használt, de ritkán újrahasznosított poliuretánt. Amikor a poliuretán lebomlik, mérgező vegyi anyagok szabadulhatnak fel, amelyek megölhetik a legtöbb baktériumot, de az azonosított baktérium valójában az anyagot táplálékként használja fel a folyamat működtetéséhez. (2)

(1) - https://www.pnas.org/content/early/2020/09/
(2) - https://www.theguardian.com/environment/