Вчені створили новий фермент , який може розщеплювати пластик, який зазвичай розкладається десятиліттями або століттями за лічені дні або навіть години.
Команда дослідників, у тому числі з Техаського університету в Остіні, стверджує, що новий фермент може допомогти розвантажити планету від мільярдів тон пластикових відходів, які продовжують накопичуватися на звалищах і забруднювати землю і воду.
У дослідженні, опублікованому в п’ятницю в журналі Nature, вони стверджують, що фермент може допомогти у відновленні та повторному використанні пластмас на молекулярному рівні, а також потенційно збільшити переробку у великих масштабах і дозволити промисловості зменшити вплив на навколишнє середовище.
«У різних галузях є безмежні можливості для використання цього передового процесу переробки», – сказав співавтор дослідження Хел Альпер у заяві.
«Крім очевидної галузі утилізації відходів, це також дає корпораціям з усіх секторів можливість взяти на себе провідну роль у переробці своєї продукції. Завдяки цим більш стійким ензимним підходам ми можемо почати уявляти справжню циркулярну економіку пластмас», – сказав д-р Альпер.
У дослідженні вчені перевірили вплив ферменту на поліетилентерефталат (ПЕТ) – часто використовуваний пластиковий полімер, який міститься в більшості споживчих упаковок, таких як контейнери для печива або печива, пляшки безалкогольних напоїв, упаковка для фруктів і салатів, а також певні волокна та текстиль. що становить близько 12 відсотків усіх світових відходів.
Вчені використали модель штучного інтелекту (ШІ), щоб викликати нові мутації природного ферменту ПЕТази, який дозволяє бактеріям розкладати пластик ПЕТ.
За їхніми словами, ця модель штучного інтелекту передбачає, які мутації в ферментах призведуть до швидкого руйнування пластикових відходів після споживання при низьких температурах.
За їх словами, за допомогою ферменту, який дослідники називають FAST-PETase, можна досягти повного «кругового процесу» розщеплення пластику на менші частини – процесу, який називається деполімеризацією. Потім дослідники могли хімічно зібрати його разом у процесі, відомому як реполімеризація.
Вчені кажуть, що в деяких випадках фермент може допомогти повністю розщепити пластикові полімери до окремих компонентів «всього за 24 години».
«Ця робота дійсно демонструє силу об’єднання різних дисциплін, від синтетичної біології до хімічної інженерії до штучного інтелекту», – сказав Ендрю Еллінгтон, інший співавтор дослідження.
У той час як експерти стверджують, що скорочення використання пластику є одним із кращих рішень у порівнянні з переробкою, дослідження показують, що менше 10% пластику, що вже знаходиться в обігу, переробляється.
Крім того, що решту викидають на сміттєзвалище, зараз пластик або переробляють, або спалюють, причому останнє є дорогим, енергоємним і викидає шкідливий газ у повітря.
Біологічні розчини потребують набагато менше енергії, але, хоча дослідження ферментів для переробки пластику просунулися протягом останніх 15 років, вчені кажуть, що створення ферментів, які ефективно працюють при низьких температурах, було проблемою.
Є надія, що FAST-PETase може потенційно подолати цей пробіл і ефективно розщепити пластик при температурах нижче 50 °C.
У майбутньому вчені сподіваються розширити виробництво ферментів, щоб підготуватися до промислових застосувань, а також знайти способи використовувати його для очищення навколишнього середовища.
«При розгляді програм очищення навколишнього середовища вам потрібен фермент, який може працювати в навколишньому середовищі при температурі навколишнього середовища. Наша технологія має величезну перевагу в майбутньому», — сказав д-р Альпер.
