Teadlased on taas teatanud uuest plastide lagunemise viisist

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2023-12-16 16:03

Teadlased leidsid kogemata aine, mis lagundab plasti mõne päevaga. Nad kavatsevad suunata oma jõupingutused edasistele parandustele – neil on juba ideid, kuidas lagunemist 100 korda kiirendada.

Teadlased on loonud ensüümi, mis suudab plastikut hävitada ja mis toimib eriti hästi plastpudelitega. See saavutus aitab võidelda tohutu hulga plastiga, mis saastavad planeeti. Nad teatasid tulemustest ajakirjas Proceedings of the National Academy of Sciences.

2016. aastal leiti Jaapanis prügimäelt baktereid, mis on võimelised plasti absorbeerima. Protsess, mis tavaliselt kestab sajandeid, võttis neil paar päeva. Nüüd on teadlastel õnnestunud kindlaks teha ensüümi struktuur, mida nad selleks kasutavad, ja selle sünteesida. Kui meeskond ensüümi testis, selgus, et see saab joogipudelites kasutatava polüetüleentereftalaadiga (PET) isegi paremini hakkama kui originaal.

«Selgus, et parandasime ensüümi. Olime veidi šokeeritud,”ütleb professor John McGehan Ühendkuningriigi Portsmouthi ülikoolist. "See on tõeline avastus."

Seda tehes loodavad teadlased, et nad suudavad seda parandada, muutes selle veelgi kiiremaks.

Loodame kasutada seda ensüümi plasti lagundamiseks selle koostisosadeks ja seejärel kasutada neid uuesti plasti valmistamiseks. See tähendab, et naftat enam ei tooda ja plastiku kogust keskkonnas saab vähendada,” märgib McGeehan.

Maailmas müüakse iga minut umbes miljon plastpudelit. Ainult 14% neist on töödeldud. Paljud ülejäänutest satuvad ookeanidesse, saastades isegi kõige kaugemad nurgad, kahjustades mereelustikku ja potentsiaalselt mereandide tarbijaid.

"Plast on lagunemise suhtes äärmiselt vastupidav, " selgitab McGehan.

Tänapäeval kasutatakse ringlussevõetud pudeleid läbipaistmatute kiudude tootmiseks, millest saab rõivaste ja vaipade materjal. Kuid tänu ensüümi kasutamisele saab neid kasutada uute plastpudelite valmistamiseks, mistõttu pole vaja rohkem plasti toota.

"Me peame elama tõsiasjaga, et nafta maksab vähe, mistõttu on PET-i tootmine odav," ütles McGehan. "Tootjatel on lihtsam luua rohkem plasti kui proovida seda taaskasutada."

Alustuseks tegid teadlased kindlaks Jaapanist pärit bakterite toodetud ensüümi struktuuri. Selleks kasutasid nad Diamond sünkrotronit, mis on võimeline tootma võimsaid röntgenikiirgusid, mis võimaldab näha üksikute aatomite struktuuri. Leiti, et ensüüm on sarnane sellele, mida bakterid tavaliselt kasutavad loodusliku polümeeri kutiini, vaha, mis sageli katab viljade nahka, lagundamiseks. Ensüümiga manipuleerimine selle tööd uurides parandas tahtmatult selle võimet plasti lagundada.

"See on tagasihoidlik 20% paranemine, kuid see pole mõte," ütleb McGehan. - Juhtunu näitab, et ensüümi pole veel optimeeritud. See annab meile võimaluse kasutada kõiki tehnoloogiaid, mida on aastate jooksul kasutatud teiste ensüümide väljatöötamisel ja luua ülikiirelt töötav ensüüm.”

Üks võimalikke täiustusi on ensüümi siirdamine ekstremofiilsetele bakteritele, mis taluvad üle 70 °C temperatuuri – see sulatab PET-i ja sulal kujul laguneb see 10-100 korda kiiremini. Teatud seened võivad samuti kaasa aidata plasti lagunemisele, kuid baktereid on lihtsam kasutada tööstuslikel eesmärkidel.

McGehan ütles, et praegu keskkonnas arenevaid baktereid saab kasutada teist tüüpi plastide hävitamiseks. Kuigi suurem osa plastist asub ookeanis, loodavad teadlased, et nendesse prügihunnikutesse on võimalik transportida plastikut söövaid baktereid.

"Ma arvan, et see on väga huvitav töö, mis näitab, et ensüümide kasutamisel on potentsiaali kasvava jäätmeprobleemiga võitlemiseks," ütles keemik Oliver Jones. "Ensüümid on mittetoksilised, biolagunevad ja neid on võimalik saada suurtes kogustes mikroorganismide abiga."

Vahakoi vastsed suudavad konkureerida bakteritega – hiljuti on näidatud, et nad suudavad muljetavaldava kiirusega plasti imeda. Avastus tehti juhuslikult – üks uurijatest, amatöörmesinik Federica Bertochini tegeles parasiitide eemaldamisega oma tarude kärjest. Bertochini pani väljatõmmatud röövikud ajutiselt tavalisse prügikotti ja avastas mõne aja pärast, et vastseid polegi.

Hispaania Biomeditsiini ja Biotehnoloogia Instituudi teadlane Bertochini tundis selle nähtuse vastu huvi ning viis Cambridge'i biokeemikutega läbi teadusliku eksperimendi. Võeti umbes sada vastset, pandi tavalisesse Briti poest ostetud kilekotti ja oodati aukude tekkimist. Nagu selgus, saavad sada röövikut 12 tunni jooksul hakkama 92 mg polüetüleeniga.