A tudósok ismét bejelentették a műanyag lebontásának új módját

2024 Szerző: Seth Attwood | [email protected]. Utoljára módosítva: 2023-12-16 16:07

A tudósok véletlenül találtak egy olyan anyagot, amely néhány nap alatt lebontja a műanyagot. Erőfeszítéseiket további fejlesztésekre tervezik összpontosítani – már vannak ötleteik, hogyan lehetne 100-szorosra gyorsítani a bomlást.

A tudósok létrehoztak egy enzimet, amely képes elpusztítani a műanyagot, és különösen jól működik a műanyag palackoknál. Ez az eredmény segít leküzdeni a bolygót szennyező hatalmas mennyiségű műanyagot. Az eredményekről a Proceedings of the National Academy of Sciences című folyóiratban számoltak be.

2016-ban Japánban egy hulladéklerakóban találtak műanyagot felszívni képes baktériumokat. A folyamat, amely általában évszázadokig tart, néhány napig tartott. Most a tudósoknak sikerült meghatározniuk az általuk használt enzim szerkezetét és szintetizálniuk. Amikor a csapat tesztelte az enzimet, kiderült, hogy az italosüvegekben használt polietilén-tereftalátot (PET) még az eredetinél is jobban tudja kezelni.

„Kiderült, hogy javítottuk az enzimet. Kicsit megdöbbentünk” – mondja John McGehan professzor, a brit Portsmouth Egyetem professzora. – Ez egy igazi felfedezés.

A kutatók ennek során azt remélik, hogy sikerül javítaniuk, így még gyorsabban működni fog.

„Reméljük, hogy ezzel az enzimmel a műanyagot alkotóelemekre bonthatjuk, majd újra felhasználhatjuk műanyag előállításához. Ez azt jelenti, hogy nem lesz több olaj, és csökkenthető a műanyag mennyisége a környezetben” – jegyzi meg McGeehan.

A világon percenként körülbelül egymillió műanyag palackot adnak el. Ezeknek csak 14%-a kerül feldolgozásra. A többi közül sok az óceánokba kerül, még a legtávolabbi sarkokat is beszennyezve, károsítva a tengeri élőlényeket és – potenciálisan – a tenger gyümölcseit fogyasztókat.

„A műanyag rendkívül ellenáll a lebomlásnak” – magyarázza McGehan.

Ma az újrahasznosított palackokból átlátszatlan szálakat állítanak elő, amelyek ruházati és szőnyeganyaggá válnak. De egy enzim használatának köszönhetően új műanyag palackok készíthetők belőlük, így nincs szükség több műanyag előállítására.

„Együtt kell élnünk azzal, hogy az olaj kevésbe kerül, ezért olcsó a PET-előállítás” – mondta McGehan. "A gyártóknak könnyebb több műanyagot előállítani, mint újrahasznosítani."

Kezdetben a kutatók azonosították a Japánból származó baktériumok által termelt enzim szerkezetét. Ehhez a Diamond szinkrotront használták, amely erős röntgensugárzás előállítására képes, amely lehetővé teszi az egyes atomok szerkezetének megtekintését. Az enzimről kiderült, hogy hasonló ahhoz a baktériumhoz, amelyet általában a természetes polimer cutin, a gyümölcs héját gyakran borító viasz lebontására használnak. Az enzim manipulálása a munkájának tanulmányozása közben véletlenül a műanyag lebontó képességének javulását eredményezte.

"Ez szerény, 20%-os javulás, de nem ez a lényeg" - mondja McGehan. - A történtek azt mutatják, hogy az enzimet még nem optimalizálták. Ez lehetőséget ad arra, hogy felhasználjuk mindazokat a technológiákat, amelyeket az évek során más enzimek fejlesztésében használtak, és olyan enzimet hozzunk létre, amely ultragyorsan működik.”

Az egyik lehetséges fejlesztés az, hogy az enzimet extremofil baktériumokba ültetik át, amelyek 70 °C feletti hőmérsékletet is bírnak - megolvasztja a PET-et, olvadt formában pedig 10-100-szor gyorsabban bomlik le. Egyes gombák is hozzájárulhatnak a műanyag lebomlásához, de a baktériumok könnyebben használhatók ipari célokra.

McGehan szerint a környezetben jelenleg fejlődő baktériumok más típusú műanyagok elpusztítására is felhasználhatók. Bár a legtöbb műanyag az óceánban található, a kutatók remélik, hogy sikerül a műanyagevő baktériumokat ezekbe a törmelékkupacokba szállítani.

"Úgy gondolom, hogy ez egy nagyon érdekes munka, amely megmutatja, hogy van lehetőség az enzimek felhasználására a növekvő hulladékprobléma leküzdésére" - mondta Oliver Jones vegyész. "Az enzimek nem mérgezőek, biológiailag lebomlanak, és mikroorganizmusok segítségével nagy mennyiségben beszerezhetők."

A viaszmoly lárvái felvehetik a versenyt a baktériumokkal – nemrégiben bebizonyosodott, hogy lenyűgöző sebességgel képesek felszívni a műanyagot. A felfedezés véletlenül történt – az egyik kutató, Federica Bertochini, egy amatőr méhész, azzal foglalkozott, hogy eltávolítsa a parazitákat a méhsejtjeiből. Bertochini ideiglenesen egy rendes szemeteszsákba tette a kitermelt hernyókat, és egy idő után rájött, hogy nincsenek lárvák.

Bertochini, a Spanyol Biomedicina és Biotechnológiai Intézet kutatója érdeklődni kezdett a jelenség iránt, és tudományos kísérletet végzett cambridge-i biokémikusokkal. Körülbelül száz lárvát vettek, egy brit boltban vásárolt közönséges műanyag zacskóba helyezték, és várták, hogy megjelenjenek a lyukak. Mint kiderült, száz hernyó 12 óra alatt képes megbirkózni 92 mg polietilénnel.