Teadlased on tuvastanud ja välja töötanud ensüümi, mis suudab seedida ja tarbida mõnda meie kõige sagedamini saastavat ainet plastist pakkudes lootust ringlussevõtuks ja võitluseks saaste
Saastamine plastist on plastiku näol maailma suurim keskkonnaprobleem saaste ja selle probleemi optimaalne lahendus on endiselt tabamatu. Enamik plastist on valmistatud naftast või maagaasist, mis on taastumatud ressursid, mida kaevandatakse ja töödeldakse energiamahukate tehnikate abil. Seega on nende tootmine ja tootmine iseenesest habrastele ökosüsteemidele väga hävitav. Plasti hävitamine (peamiselt põletamisel) põhjustab õhu, vesi ja maa saaste. Umbes 79 protsenti viimase 70 aasta jooksul toodetud plastist on visatud ära kas prügilatesse või keskkonda, samas kui ainult üheksa protsenti võetakse ringlusse ja ülejäänu põletatakse. See põletamisprotsess toob haavatavad töötajad kokku mürgiste kemikaalidega, mille hulka kuuluvad vähktõbe põhjustavad ained. Ookeanid sisaldavad väidetavalt umbes 51 triljonit mikroplastiosakest ja kahanevad mereelustik aeglaselt. Mõned plastist mikroosakesed paiskuvad õhus minema, mis viib saaste ja on reaalne võimalus, et hingame neid sisse. Keegi ei osanud 1960. aastatel ennustada, et plasti tulek ja populaarsus saab ühel päeval koormaks tohutute plastijäätmetega, mis leitakse meie kaunitest ookeanidest, õhust ja visatakse meie väärtuslikele maadele.
Plastist pakendid on suurim oht ja kõige korruptiivsem plastiku kasutamine. Kuid probleem on selles, et kilekotte on kõikjal, kasutatakse igaks väiksemaks otstarbeks ja selle kasutamise üle puudub kontroll. Selline sünteetiline plast ei lagune biolagunevalt, vaid lihtsalt istub ja koguneb prügilasse ning aitab kaasa keskkonnakaitsele. saaste. On tehtud algatusi "plasti täielikuks keelustamiseks", eriti pakendites kasutatava polüstüreeni kohta. See aga ei anna soovitud tulemusi, kuna plastikut leidub ikka veel nii maal, õhus kui ka vees ning see kasvab pidevalt. Etteruttavalt võib öelda, et plastik ei pruugi olla isegi palja silmaga kogu aeg nähtav, kuid see on kõikjal! On kahetsusväärne, et me ei suuda lahendada plastmaterjalide ringlussevõtu ja kõrvaldamise probleemi.
Uuringus avaldatud Proceedings of the National Academy of Sciences USA, on teadlased avastanud teadaoleva loodusliku ensüümi mis toitub plastikust. See oli juhuslik avastus, kui nad uurisid ensüümi struktuuri, mis leiti jäätmetes, mis olid valmis ringlussevõtuks ühes Jaapani keskuses. See ensüüm nimega Ideonella sakaiensis 201-F6 on võimeline "sööma" või "välja toita" patenteeritud plastist PET-i või polüetüleentereftalaati, mida kasutatakse kõige sagedamini miljonites tonnides plastpudelites. Põhimõtteliselt võimaldas ensüüm bakteritel lagundada plasti kui toiduallikat. Praegu puuduvad PET-i ringlussevõtu lahendused ja PET-ist valmistatud plastpudelid püsivad keskkonnas kauem kui sadu aastaid. See Portsmouthi ülikooli ja Ameerika Ühendriikide energeetikaministeeriumi riikliku taastuvenergia labori (NREL) töörühmade juhitud uuring on tekitanud tohutut lootust.
Algne eesmärk oli määrata selle loodusliku ensüümi (nimega PETase) kolmemõõtmeline kristallstruktuur ja kasutada seda teavet, et mõista, kuidas see ensüüm täpselt töötab. Nad kasutasid struktuuri selgitamiseks ja üksikute aatomite nägemiseks intensiivset röntgenikiirt, mis on päikesest 10 miljardit korda heledam. Sellised võimsad talad võimaldasid mõista ensüümi sisemist tööd ja andsid õiged joonised, et oleks võimalik konstrueerida kiiremaid ja tõhusamaid ensüüme. Selgus, et PETaas näeb välja väga sarnane teise ensüümiga, mida nimetatakse kutinaasiks, välja arvatud see, et PETaasil on eriline omadus ja "avatum" aktiivne koht, mis arvatakse mahutavat inimese valmistatud polümeere (naturaalsete polümeeride asemel). Need erinevused näitasid kohe, et PETaas võib olla rohkem arenenud, eriti PET-i sisaldavas keskkonnas, ja seega võib see PET-i lagundada. Nad muteerisid PETaasi aktiivse saidi, et muuta see rohkem kutinaasi sarnaseks. Järgnes täiesti ootamatu tulemus, PETaasi mutant suutis PET-i lagundada isegi paremini kui looduslik PETaas. Seega jõudsid teadlased loodusliku ensüümi võimekuse mõistmise ja parandamise protsessi käigus kogemata välja töötada uus ensüüm, mis oli PET-i lagundamisel isegi parem kui looduslik ensüüm. plastist. See ensüüm võib lagundada ka polüetüleenfurandikarboksülaati või PEF-i, mis on PET-plastide biopõhine asendaja. See tekitas lootust toime tulla muude substraatidega, nagu PEF (polüetüleenfuranoaat) või isegi PBS (polübutüleensuktsinaat). Ensüümide konstrueerimise ja evolutsiooni tööriistu saab edasiseks täiustamiseks pidevalt rakendada. Teadlased otsivad võimalust ensüümi täiustamiseks, et selle funktsiooni saaks integreerida võimsasse laiaulatuslikku tööstuslikku seadet. Tehniline protsess on väga sarnane ensüümidega, mida praegu kasutatakse biopesuvahendites või biokütuste tootmisel. Tehnoloogia on olemas ja seega peaks tööstuse elujõulisus lähiaastatel olema saavutatav.
Selle uuringu mõningate aspektide mõistmiseks on vaja täiendavaid uuringuid. Esiteks lõhustab ensüüm suuremad plastitükid väiksemateks tükkideks, seega toetab plastpudelite taaskasutust, kuid kogu see plast tuleb esmalt taaskasutada. Seda "väiksemat" plastikut saab pärast taaskasutamist kasutada nende taastamiseks plastpudeliteks. Ensüüm ei saa tegelikult keskkonnast "üksi plastikut otsida". Üks välja pakutud võimalus võiks olla selle ensüümi istutamine mõnesse bakterisse, mis võib hakata plastikut kiiremini lagundama, taludes samal ajal kõrgeid temperatuure. Samuti tuleb veel mõista selle ensüümi pikaajalist mõju.
Sellise uuendusliku lahenduse mõju plastijäätmetega võitlemisel oleks ülemaailmses mastaabis väga suur. Oleme püüdnud plastiprobleemi lahendada plastiku enda tulekust saadik. Kehtinud on seadused, mis keelavad ühe plastiku kasutamise ja ka ringlussevõetud plasti eelistatakse nüüd kõikjal. Isegi väikesed sammud, nagu kilekottide kandmise keelamine supermarketites, on olnud kogu meedias. Asi on selles, et me peame tegutsema kiiresti, kui tahame oma väärtust säilitada planeet plastikust saaste. Kuigi me peame jätkama taaskasutuse kasutuselevõttu oma igapäevaelus, julgustades samal ajal ka oma lapsi seda tegema. Meil on endiselt vaja head pikaajalist lahendust, mis võiks käia käsikäes meie endi jõupingutustega. See uurimus tähistab algust ühe meie suurima probleemiga tegelemiseks planeet on näoga.
***
{Saate lugeda esialgset uurimistööd, klõpsates alltoodud allika(te) loendis DOI lingil}
Allikas (d)
Harry P et al. 2018. Plasti lagundava aromaatse polüesteraasi iseloomustus ja konstrueerimine. Proceedings of the National Academy of Sciences. https://doi.org/10.1073/pnas.1718804115
