РЕКЛАМА

Ензим за изяждане на пластмаса: надежда за рециклиране и борба със замърсяването

ОКОЛНА СРЕДАЕнзим за изяждане на пластмаса: надежда за рециклиране и борба със замърсяването

Изследователите са идентифицирали и конструирали ензим, който може да усвоява и консумира някои от най-често замърсяващите пластмаси, осигурявайки надежда за рециклиране и борба със замърсяването

Замърсяващи пластмаси е най-голямото екологично предизвикателство в световен мащаб под формата на пластмаса замърсяване и оптималното решение на този проблем все още остава неуловимо. Повечето пластмаси са направени от петрол или природен газ, които са невъзобновяеми ресурси, които се извличат и обработват с помощта на енергоемки техники. Следователно тяхното производство и самото производство са много разрушителни за крехките екосистеми. Унищожаването на пластмасата (най-вече чрез изгаряне) причинява замърсяване на въздуха, водата и земята. Около 79 процента от пластмасата, произведена през последните 70 години, е била изхвърлена или в депа за отпадъци, или в общата околна среда, докато само около девет процента се рециклират, а останалата част се изгаря. Този процес на изгаряне излага уязвимите работници на токсични химикали, които включват вещества, причиняващи рак. Твърди се, че океаните съдържат около 51 трилиона микропластмасови частици и бавно изчерпват морския живот. Някои от пластмасовите микрочастици се издухват във въздуха, което води до замърсяване и е реална възможност да ги вдишваме. Никой не би могъл да предвиди през 1960-те години на миналия век, че появата и популярността на пластмасата един ден ще се превърнат в тежест с огромни пластмасови отпадъци, открити в красивите ни океани, въздух и изхвърлени върху нашите ценни земи.

Пластмасовите опаковки са най-голямата заплаха и най-корупционната употреба на пластмасата. Но проблемът е, че найлонов плик е навсякъде, използва се за всяка малка цел и няма контрол върху използването му. Този вид синтетична пластмаса не се разгражда биоразграждането, а просто седи и се натрупва в сметищата и допринася за замърсяването на околната среда. Има инициативи за „пълна забрана на пластмасата“, особено на полистирола, който се използва в опаковките. Това обаче не води до желаните резултати, тъй като пластмасата все още е повсеместна в земята, въздуха и водата и непрекъснато расте. Безопасно е да се каже, че пластмасата може дори да не се вижда с просто око през цялото време, но е навсякъде! Жалко е, че не сме в състояние да се справим с проблема с рециклирането и изхвърлянето на пластмасовите материали.

В проучване, публикувано в Сборници на Националната академия на науките на САЩ, изследователите са открили известен природен ензим който се храни с пластмаса. Това беше случайно откритие, докато те изследваха структурата на ензим, който беше намерен в отпадъци, готови за рециклиране в център в Япония. Този ензим, наречен Ideonella sakaiensis 201-F6, е в състояние да "яде" или "храни" патентован пластмасов PET или полиетилен терефталат, който се използва най-често в милиони тонове пластмасови бутилки. Ензимът основно позволява на бактерията да разгражда пластмасата като техен източник на храна. Понастоящем не съществуват решения за рециклиране на PET и пластмасовите бутилки, направени от PET, продължават повече от стотици години в околната среда. Това проучване, ръководено от екипи от Университета в Портсмут и Националната лаборатория за възобновяема енергия (NREL) на Министерството на енергетиката на Съединените щати, породи огромна надежда.

Първоначалната цел беше да се определи триизмерната кристална структура на този естествен ензим (наречен PETase) и да се използва тази информация, за да се разбере как точно работи този ензим. Те използваха интензивен лъч рентгенови лъчи - които са 10 милиарда пъти по-ярки от слънцето - за да изяснят структурата и да видят отделни атоми. Такива мощни лъчи позволяват да се разбере вътрешната работа на ензима и осигуряват правилни чертежи, за да могат да се проектират по-бързи и по-ефективни ензими. Беше разкрито, че PETase изглежда много подобно на друг ензим, наречен кутиназа, с изключение на това, че PETase има специална характеристика и по-„отворено“ активно място, за което се смята, че побира човешките полимери (вместо естествените). Тези разлики веднага показват, че PETase може да бъде по-развита, особено в среда, съдържаща PET и по този начин може да разгради PET. Те мутираха активния сайт на PETase, за да изглежда по-скоро като кутиназа. Това, което последва, беше напълно неочакван резултат, мутантът на PETase успя да разгради PET дори по-добре от естествената PETase. Така, в процеса на разбиране и опит да подобрят способността на естествения ензим, изследователите в крайна сметка случайно са създали нов ензим, който е дори по-добър от естествения ензим при разграждането на PET пластмаси. Този ензим може също да разгради полиетилен фурандикарбоксилат или PEF, био-базиран заместител на PET пластмасите. Това породи надежда за справяне с други субстрати като PEF (полиетилен фураноат) или дори PBS (полибутилен сукцинат). Инструментите за ензимно инженерство и еволюция могат да се прилагат непрекъснато за по-нататъшно подобрение. Изследователите търсят начин за подобряване на ензима, така че неговата функция да може да бъде включена в мощна широкомащабна индустриална инсталация. Инженерният процес е много подобен на ензимите, които понастоящем се използват в детергентите за биологично измиване или в производството на биогорива. Технологията съществува и следователно индустриалната жизнеспособност трябва да бъде постижима през следващите години.

Необходими са допълнителни изследвания, за да се разберат някои аспекти на това изследване. Първо, ензимът разгражда по-големите парчета пластмаса на по-малки парчета, следователно поддържа рециклирането на пластмасови бутилки, но цялата тази пластмаса трябва първо да бъде възстановена. Тази „по-малка“ пластмаса, когато бъде възстановена, може да се използва за превръщането им обратно в пластмасови бутилки. Ензимът не може наистина да „открие пластмаса сам“ в околната среда. Един от предложените вариант може да бъде да се засади този ензим в някои бактерии, които могат да започнат да разграждат пластмасата с по-висока скорост, докато издържат на високи температури. Също така, дългосрочното въздействие на този ензим все още трябва да се разбере.

Въздействието на такова иновативно решение за справяне с пластмасовите отпадъци би било много голямо в световен мащаб. Опитваме се да се справим с проблема с пластмасата още от появата на самата пластмаса. Има закони, забраняващи използването на единична пластмаса, а също така рециклираната пластмаса вече е предпочитана навсякъде. Дори малки стъпки като забрана на найлонови торбички за носене в супермаркетите се разпространяват навсякъде в медиите. Въпросът е, че трябва да действаме бързо, ако искаме да запазим нашата планета от пластмасово замърсяване. Въпреки че трябва да продължим да приемаме рециклирането в ежедневието си, като същевременно насърчаваме и децата си да го правят. Все още се нуждаем от добро дългосрочно решение, което да върви ръка за ръка с нашите собствени индивидуални усилия. Това изследване бележи началото за справяне с един от най-големите проблеми, пред които е изправена нашата планета.

***

{Можете да прочетете оригиналната изследователска статия, като щракнете върху връзката DOI, дадена по-долу в списъка с цитирани източници}

Източник (и)

Хари П и др. 2018. Характеризиране и проектиране на ароматна полиестераза, разграждаща пластмаса. Известия на Националната академия на науките. https://doi.org/10.1073/pnas.1718804115

Екип на SCIEU
Екип на SCIEUhttps://www.ScientificEuropean.co.uk
Scientific European® | SCIEU.com | Значителен напредък в науката. Въздействие върху човечеството. Вдъхновяващи умове.

Абонирай се за нашия бюлетин

Да се ​​актуализира с всички най-нови новини, оферти и специални съобщения.

- Реклама -

Най-популярни статии

BrainNet: Първият случай на директна комуникация „мозък към мозък“.

Учени демонстрираха за първи път множество хора...

COVID-19: Какво означава потвърждението за предаване на вируса SARS-CoV-2 по въздуха?

Има огромни доказателства, които потвърждават, че доминиращият...

Широката гама от потенциални терапевтични ефекти на Selegiline

Селегилинът е необратим инхибитор на моноаминоксидаза (МАО) В1.
- Реклама -
99,772Феновекато
69,708последователиСледвай ни
6,319последователиСледвай ни
31АбонатиЗапиши се