Pētnieki ir identificējuši un izstrādājuši fermentu, kas var sagremot un patērēt dažus no mūsu visbiežāk piesārņotājiem plastmasas sniedzot cerību pārstrādei un cīņai Piesārņojums
Piesārņojošs plastmasas ir lielākais vides izaicinājums pasaulē plastmasas veidā Piesārņojums un šīs problēmas optimālais risinājums joprojām ir nenotverams. Lielākā daļa plastmasas ir izgatavoti no naftas vai dabasgāzes, kas ir neatjaunojami resursi, kas iegūti un apstrādāti, izmantojot energoietilpīgas metodes. Tādējādi to ražošana un ražošana ir ļoti postoša trauslām ekosistēmām. Plastmasas iznīcināšana (galvenokārt sadedzinot) izraisa gaisu, ūdens un zeme Piesārņojums. Apmēram 79 procenti no pēdējo 70 gadu laikā saražotās plastmasas ir izmesti vai nu poligonos, vai kopējā vidē, bet tikai aptuveni deviņi procenti tiek pārstrādāti, bet pārējā daļa tiek sadedzināta. Šis sadedzināšanas process pakļauj neaizsargātos darbiniekus toksiskām ķīmiskām vielām, tostarp vēzi izraisošām vielām. Tiek uzskatīts, ka okeāni satur aptuveni 51 triljonu mikroplastmasas daļiņu, un tie lēnām noplicina jūras dzīvi. Dažas plastmasas mikrodaļiņas tiek izpūstas gaisā, izraisot Piesārņojums un pastāv reāla iespēja, ka mēs tos ieelposim. Pagājušā gadsimta sešdesmitajos gados neviens nevarēja paredzēt, ka plastmasas parādīšanās un popularitāte kādu dienu kļūs par nastu ar milzīgiem plastmasas atkritumiem, kas peld mūsu skaistajos okeānos, gaisā un tiek izmesti uz mūsu dārgajām zemēm.
Plastmasa iepakojums ir lielākais drauds un koruptīvākais plastmasas lietojums. Bet problēma ir tā, ka plastmasas maisiņi ir visur, tiek izmantoti jebkuram mazam mērķim, un tā izmantošanu nevar kontrolēt. Šāda veida sintētiskā plastmasa bioloģiski nesadalās, tā vienkārši atrodas un uzkrājas poligonos un veicina vides aizsardzību Piesārņojums. Ir bijušas iniciatīvas “pilnīgam plastmasas aizliegumam”, īpaši polistirolam, ko izmanto iepakojumā. Tomēr tas nedod vēlamos rezultātus, jo plastmasa joprojām ir visuresoša zemē, gaisā un ūdenī, un tā arvien pieaug. Droši var teikt, ka plastmasa var pat nebūt visu laiku redzama ar neapbruņotu aci, bet tā ir visur! Žēl, ka mēs nevaram atrisināt plastmasas materiālu pārstrādes un utilizācijas problēmu.
Pētījumā, kas publicēts Proceedings of the National Academy of Sciences USA, pētnieki ir atklājuši zināmu dabisku ferments kas barojas ar plastmasu. Tas bija nejaušs atklājums, kamēr viņi Japānas centrā pētīja fermenta struktūru, kas tika atrasts atkritumos, kuri bija gatavi pārstrādei. Šis enzīms ar nosaukumu Ideonella sakaiensis 201-F6 spēj “apēst” vai “izbarot” patentētu plastmasas PET vai polietilēntereftalātu, ko visbiežāk izmanto miljoniem tonnu plastmasas pudeļu. Enzīms būtībā ļāva baktērijām noārdīt plastmasu kā pārtikas avotu. Pašlaik nav PET pārstrādes risinājumu, un no PET izgatavotās plastmasas pudeles vidē saglabājas vairāk nekā simtiem gadu. Šis pētījums, ko vadīja Portsmutas Universitātes un Amerikas Savienoto Valstu Enerģētikas departamenta Nacionālās atjaunojamās enerģijas laboratorijas (NREL) komandas, ir radījis milzīgas cerības.
Sākotnējais mērķis bija noteikt šī dabiskā enzīma (ko sauc par PETase) trīsdimensiju kristālisko struktūru un izmantot šo informāciju, lai saprastu, kā tieši šis enzīms darbojas. Viņi izmantoja intensīvu rentgenstaru staru, kas ir 10 miljardus reižu spožāks par sauli, lai noskaidrotu struktūru un redzētu atsevišķus atomus. Šādi spēcīgi stari ļāva izprast fermenta iekšējo darbību un nodrošināja pareizus rasējumus, lai varētu izstrādāt ātrākus un efektīvākus fermentus. Tika atklāts, ka PETāze izskatās ļoti līdzīga citam enzīmam, ko sauc par kutināzi, izņemot to, ka PETāzei ir īpaša iezīme un “atvērtāka” aktīvā vieta, kas, domājams, uzņem cilvēka radītus polimērus (dabisko polimēru vietā). Šīs atšķirības nekavējoties norādīja, ka PETāze var būt vairāk attīstīta, īpaši PET saturošā vidē, un tādējādi tā var noārdīt PET. Viņi mutēja PETase aktīvo vietu, lai tā vairāk izskatītos pēc kutināzes. Sekoja pilnīgi negaidīts iznākums, PETāzes mutants spēja noārdīt PET pat labāk nekā dabiskā PETāze. Tādējādi, izprotot un cenšoties uzlabot dabiskā enzīma spējas, pētnieki nejauši izgudroja jaunu enzīmu, kas PET sadalīšanā bija pat labāks par dabisko enzīmu. plastmasas. Šis enzīms var arī noārdīt polietilēna furandikarboksilātu jeb PEF, kas ir bioloģisks PET plastmasas aizstājējs. Tas radīja cerību tikt galā ar citiem substrātiem, piemēram, PEF (polietilēna furanoātu) vai pat PBS (polibutilēna sukcinātu). Enzīmu inženierijas un evolūcijas rīkus var pastāvīgi izmantot turpmākiem uzlabojumiem. Pētnieki meklē veidu, kā uzlabot fermentu, lai tā funkciju varētu iekļaut spēcīgā liela mēroga rūpnieciskā iekārtā. Inženiertehniskais process ir ļoti līdzīgs fermentiem, ko pašlaik izmanto bioloģiskos mazgāšanas līdzekļos vai biodegvielas ražošanā. Tehnoloģija pastāv, un tādējādi rūpnieciskā dzīvotspēja būs sasniedzama nākamajos gados.
Ir nepieciešami turpmāki pētījumi, lai izprastu dažus šī pētījuma aspektus. Pirmkārt, ferments sadala lielākus plastmasas gabalus mazākos gabalos, tāpēc tas atbalsta plastmasas pudeļu pārstrādi, bet visa šī plastmasa vispirms ir jāatgūst. Šo “mazāko” plastmasu pēc reģenerācijas var izmantot, lai tās pārvērstu atpakaļ plastmasas pudelēs. Enzīms īsti nevar “iet un atrast plastmasu pats par sevi” vidē. Viena no piedāvātajām iespējām varētu būt šī enzīma iestādīšana dažās baktērijās, kas var sākt ātrāk sadalīties plastmasā, vienlaikus izturot augstu temperatūru. Turklāt joprojām ir jāsaprot šī enzīma ilgtermiņa ietekme.
Šāda novatoriska risinājuma ietekme uz plastmasas atkritumiem būtu ļoti liela globālā mērogā. Mēs esam mēģinājuši risināt plastmasas problēmu kopš pašas plastmasas parādīšanās. Ir bijuši likumi, kas aizliedz vienreizējas plastmasas lietošanu, un arī pārstrādāta plastmasa tagad tiek atbalstīta visur. Pat tādi mazi soļi kā plastmasas maisiņu aizliegšana lielveikalos ir izskanējuši visos plašsaziņas līdzekļos. Lieta ir tāda, ka mums ir jārīkojas ātri, ja mēs vēlamies saglabāt savu planēta no plastmasas Piesārņojums. Lai gan mums ir jāturpina ieviest pārstrādi savā ikdienas dzīvē, vienlaikus mudinot to darīt arī savus bērnus. Mums joprojām ir vajadzīgs labs ilgtermiņa risinājums, kas var iet roku rokā ar mūsu pašu individuālajiem centieniem. Šis pētījums iezīmē sākumu vienas no mūsu lielākajām problēmām planēta ir pretī.
***
{Jūs varat izlasīt oriģinālo pētījumu, noklikšķinot uz DOI saites, kas norādīta tālāk citēto avotu sarakstā}
Avots (-i)
Harijs P et al. 2018. Plastmasu noārdošās aromātiskās poliesterāzes raksturojums un inženierija. Proceedings of the National Academy of Sciences. https://doi.org/10.1073/pnas.1718804115
