Пластмасовите опаковки все пак могат да бъдат биоразградими | Наука | Задълбочено отчитане на науката и технологиите | DW

Копайки в купчина компост в гробище в Лайпциг, Кристиан Зонендекер и неговият изследователски екип откриха седем ензима, които никога преди не са виждали.

Те търсеха протеини, които могат да ядат PET пластмаса, най-произвежданата пластмаса в света. Обикновено се използва за бутилирана вода и хранителни стоки като грозде.

Учените не са очаквали много, когато са донесли пробите обратно в лабораторията, каза Сонендекер, когато DW посети лабораторията им в университета в Лайпциг.

Това беше едва второто сметище, което бяха търсили и те смятаха, че ензимите, които ядат PET, са редки.

Но в една от пробите те откриха ензим или полиестерна хидролаза, наречена PHL7. И това ги шокира. Ензимът PHL7 разгражда цяло парче пластмаса за по-малко от ден.

За да тестват колко бързо седемте ензима разграждат PET, Сонендекер и неговият екип добавиха смес от вода, фосфатен буфер, който често се използва за откриване на бактерии, например, и новия ензим към седем отделни епруветки.

Учени добавят пластмаса към епруветка

След като добави сместа към епруветките, екипът добави малки парченца PET пластмаса към всеки контейнер, за да види колко бързо трябва да се разгради

Два ензима “ядат” пластмаса: PHL7 срещу LCC

PHL7 изглежда “изяжда” PET пластмаса няколко пъти по-бързо от LCC, стандартен ензим, използван днес в експерименти за консумация на PET пластмаса.

За да се увери, че откритието им не е случайно, екипът на Sonnendecker сравнява PHL7 с LCC, като и двата ензима разграждат множество пластмасови контейнери. И те откриха, че е вярно: PHL7 беше по-бърз.

„Бих си помислил, че ще трябва да вземете проби от стотици различни места, преди да откриете един от тези ензими“, казва Греъм Хоу, ензимолог от университета Куинс в Онтарио, Канада.

Хау, който също изучава разграждането на PET, но не е участвал в изследването в Лайпциг, изглежда изненадан от проучването, публикувано в Chemistry Europe.

„Очевидно излизате сред природата и навсякъде ще има ензими, които правят това“, каза Хау.

PET пластмасата е всеки

Въпреки че PET пластмасата може да се рециклира, тя не се биоразгражда. Подобно на ядрени отпадъци или лош коментар към партньора ви, след като PET пластмасата е създадена, тя никога не изчезва.

Може да се трансформира в нови продукти – не е трудно да се създаде чанта за преносима чанта от рециклирани бутилки за вода, например. Но качеството на пластмасата отслабва с всеки цикъл.

Толкова голяма част от PET в крайна сметка се превръща в продукти като килими и – да – огромен брой чанти, които се озовават на депата.

Има два начина за решаване на този проблем: Първият е да се спре производството на цялата PET пластмаса.

Но материалът е толкова разпространен, че дори компаниите да спрат да го произвеждат незабавно, пак ще има милиони празни поп бутилки — или чанти, направени от тях — да лежат наоколо в продължение на хиляди години.

Изследователи от университета в Лайпциг тестват ензими, способни да разграждат PET пластмасата

Ето как изглежда контейнер с грозде след третиране с ензима PHL7 – белите частици са остатъци от терефталова киселина и етилен гликол, химикали, които могат да се използват за създаване на чисто нов PET, а не по-нискокачествена версия.

Второто е да принуди пластмасата да се разгради. Учените се опитват да намерят ензими, които могат да направят това от десетилетия и през 2012 г. откриха LCC, или „кутиназа от компост от листни клонки“.

LCC беше голям пробив, защото показа, че PETase, компонент на LCC, може да се използва за разграждане на PET пластмаса, когато се комбинира с друг ензим, известен като естераза.

Естеразните ензими се използват за разрушаване на химически връзки в процес, наречен хидролиза.

Учените, работещи върху LCC, откриха, че ензимът не прави разлика между естествени полимери и синтетични полимери, като последните са пластмасови. Вместо това LCC разпознава PET пластмасата като естествено вещество и я яде, сякаш е естествен полимер.

Ензимно инженерство

След откриването на LCC, изследователи като Sonnendecker са търсили нови ензими, които ядат PET в природата. LCC е добър, казват те, но има ограничения. Той е бърз за това, което е, но PET все още отнема дни, за да се разгради и реакциите трябва да се появят при много високи температури.

Други учени и изследователи са се опитали да разберат как да проектират LCC, за да го направят по-ефективен.

Това прави френска компания, наречена Carbios. Те проектират LCC, за да създадат по-бърз и по-ефективен ензим.

На друго място изследователи от Тексаския университет в Остин създадоха протеин, който яде PET, използвайки алгоритъм за машинно обучение. Казват, че техният протеин може да разгради PET пластмасата за 24 часа.

Дейвид Зечел, професор по химия в Queen’s University, каза, че тези подходи винаги започват от нещо известно – изследователите не намират непременно нещо ново, но се стремят да подобрят вече откритото.

Изследователи от университета в Лайпциг тестват ензими, способни да разграждат PET пластмасата

Екипът тества „предварителна обработка“, която се прилага върху бутилки за безалкохолни напитки, като тази в буркана, преди да бъдат разградени от ензима PHL7

Този тип инженерство е важно, тъй като изследователите се опитват да създадат оптималния ензим за разграждане на PET, каза Зечел.

Работата на Sonnendecker показва, че “ние дори не сме надраскали повърхността” по отношение на потенциала на естествените ензими “срещу PET”, каза той.

Бутилките все още не се биоразграждат

Ензимът, открит наскоро от Sonnendecker, също има своите граници. Той може да разбие контейнерите, в които купувате гроздето си в хранителния магазин, но не може да разбие бутилка. Все още не.

PET пластмасата, използвана в бутилките за напитки, е разтеглена и химически модифицирана, което я прави по-трудна за биоразграждане от PET, използван в контейнери за грозде.

При тестове екипът на Sonnendecker разработи предварителна обработка, приложена към PET бутилки, което позволява на ензима да разгражда пластмасата по-лесно. Но това изследване все още не е публикувано.

С помощта на индустрията, каза изследователят, технологията, използваща PHL7 за разграждане на PET в голям мащаб, може да бъде готова след около четири години.

Публикувано от: Zulfikar Abbey

.

Add Comment