Naukowcy z Universytet of Texas w Austin stworzyli enzym do superszybkiej depolimeryzacji PET
Politereftalan etylenu, czyli popularny PET, to jeden z najważniejszych polimerów wykorzystywanych w przemyśle opakowaniowym. Jest wykorzystywany w produkcji wszelkiego rodzaju pojemników konsumenckich, butelek do napojów, kanistrów na wybrane chemikalia, a niezależnie od powyższych – niektórych włóknach i tekstyliach. Równocześnie stanowi 12% wszystkich globalnych odpadów i z uwagi na swoje specyficzne właściwości chemiczne, należy do grona najtrudniejszych do pozbycia się tworzyw sztucznych. Tymczasem naukowcy z University of Texas w Austin w USA, stworzyli wariant enzymu, który może rozkładać PET w ciągu zaledwie kilku godzin lub dni.
Recykling to najbardziej oczywisty sposób na ograniczenie odpadów z tworzyw sztucznych, niestety na świecie procesowi recyklingu poddaje się mniej niż 10% odpadów. Najpopularniejszą metodą utylizacji plastiku – poza wyrzuceniem go na wysypisko, jest jego spalanie, które jest kosztowne, energochłonne i generuje do atmosfery trujące gazy. Inne alternatywne procesy przemysłowe obejmują bardzo energochłonne procesy glikolizy, pirolizy i/lub metanolizy.
Rozwiązania biologiczne zużywają znacznie mniej energii. W ciągu ostatnich 15 lat w obszarze badań nad enzymami do recyklingu tworzyw sztucznych poczyniono gigantyczne postępy, jednakże nikomu nie udało się wytwarzać enzymy, które mogłyby wydajnie działać w niskich temperaturach i były niedrogie przy stosowaniu na dużą skalę przemysłową.
Odkrycie amerykańskich naukowców może pomóc rozwiązać jeden z najbardziej palących problemów środowiskowych na świecie. Nowy enzym ma potencjał, aby umożliwić recykling na dużą skalę, co pozwoliłoby różnym gałęziom przemysłu na odzyskiwanie i ponowne wykorzystanie tworzyw sztucznych na poziomie molekularnym. Enzym jest w stanie zakończyć „kołowy proces” rozkładania plastiku na mniejsze części (depolimeryzacja), a następnie chemicznego składania go z powrotem (repolimeryzacja). W niektórych przypadkach tworzywo sztuczne można rozłożyć na monomery w ciągu zaledwie 24 godzin. Nowy enzym został nazwany FAST-PETazą (funkcjonalna, aktywna, stabilna i tolerancyjna PETaza) i może przeprowadzić cały proces w temperaturze poniżej 50°C.
Proces badawczy obejmował badanie 51 różnych plastikowych pojemników pokonsumpcyjnych, pięciu różnych włókien i tkanin poliestrowych oraz butelek na wodę wykonanych z PET. Naukowcy z Cockrell School of Engineering i College of Natural Sciences wykorzystali komputerowy model uczenia maszynowego do wygenerowania nowych mutacji w PETazie – naturalnym enzymie umożliwiającym bakteriom degradację PET. Model przewiduje, które mutacje w enzymach dokonają szybkiej depolimeryzacje pokonsumpcyjnych odpadów plastikowych w niskich temperaturach.
W następnej kolejności zespół planuje pracować nad zwiększeniem produkcji enzymów w celu przygotowania do zastosowań przemysłowych i środowiskowych. Naukowcy złożyli wniosek patentowy na opracowaną technologię i rozważają kilka różnych zastosowań. Oczyszczanie składowisk i ekologizacja przemysłu wytwarzającego duże ilości odpadów to najbardziej oczywiste, ale innym kluczowym potencjalnym zastosowaniem jest rekultywacja środowiska. Zespół szuka wielu sposobów na wypuszczenie enzymów w teren w celu oczyszczenia zanieczyszczonych miejsc.
Źródło: www.utexas.edu
Zdjęcie: www.pixabay.com