Νέο ένζυμο διασπά σε χρόνο ρεκόρ το πλαστικό

Ένα νέο ένζυμο που βρέθηκε σε κομπόστ ενός γερμανικού νεκροταφείου μόλις έθεσε ένα ρεκόρ ταχύτητας για τη διάσπαση του πλαστικού. Η εξαιρετικά αποτελεσματική υδρολάση πολυεστέρα, γνωστή ως PHL7, βρέθηκε να “μασουλάει” το κομπόστ. Στο εργαστήριο, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι ήταν σε θέση να αποσυνθέσει το τερεφθαλικό πολυαιθυλένιο (PET) κατά 90 τοις εκατό μέσα σε 16 ώρες.
Ένα πλαστικό δοχείο που πετιέται στη χωματερή μπορεί να χρειαστεί εκατοντάδες χρόνια για να διασπαστεί με φυσικό τρόπο, αλλά ένα πρόσφατα ανακαλυφθέν ένζυμο μπορεί να καταναλώσει τα απόβλητα σε λιγότερο από μία ημέρα.

Το PHL7 δεν είναι ο πρώτος φυσικός “πλαστικοφάγος“ που ανακαλύπτουν οι επιστήμονες, αλλά είναι ο ταχύτερος.
Το 2016, σε εργοστάσιο ανακύκλωσης στην Ιαπωνία βρέθηκε ένα ένζυμο που καταβροχθίζει PET, το οποίο ονομάζεται LLC.

Όμως, το πρόσφατα ανακαλυφθέν PHL7 είναι δύο φορές ταχύτερο στη δουλειά του.

Από το 2016, το ένζυμο LLC έχει τροποποιηθεί από τους επιστήμονες για να δημιουργηθεί ένα ακόμη πιο αδηφάγο μετάλλαγμα από το φυσικό, αλλά ακόμη και αυτό το συνθετικό δημιούργημα έχει ένα ή δύο πράγματα να μάθει από το PHL7.

“Το ένζυμο που ανακαλύφθηκε στη Λειψία μπορεί να συμβάλει σημαντικά στην καθιέρωση εναλλακτικών διαδικασιών ανακύκλωσης πλαστικών που εξοικονομούν ενέργεια“, λέει ο μικροβιολόγος Wolfgang Zimmermann από το Πανεπιστήμιο της Λειψίας στη Γερμανία.

Μερική αποδόμηση

“Ο βιοκαταλύτης που αναπτύχθηκε τώρα στη Λειψία έχει αποδειχθεί ιδιαίτερα αποτελεσματικός στην ταχεία αποσύνθεση των χρησιμοποιημένων συσκευασιών τροφίμων ΡΕΤ και είναι κατάλληλος για χρήση σε μια φιλική προς το περιβάλλον διαδικασία ανακύκλωσης, κατά την οποία μπορεί να παραχθεί νέο πλαστικό από τα προϊόντα αποσύνθεσης”

Δυστυχώς, ούτε η PHL7 ούτε η LCC μπορούν να αποικοδομήσουν πλήρως τα πλαστικά ΡΕΤ με υψηλότερη κρυσταλλικότητα (πιο οργανωμένη μοριακή δομή), όπως αυτά που χρησιμοποιούνται σε ορισμένα μπουκάλια.

Αν δοθεί στο PHL7 ένα κουτάκι φρούτων από πλαστικό ΡΕΤ, μπορεί να διασπάσει τα απόβλητα σε λιγότερο από 24 ώρες

Ακόμα καλύτερα, τα υποπροϊόντα αυτής της διαδικασίας ανακύκλωσης μπορούν να χρησιμοποιηθούν ξανά για τη δημιουργία νέων πλαστικών δοχείων.

Οι δυνατότητες ανακύκλωσης είναι τεράστιες. Κάθε χρόνο παράγονται παγκοσμίως περισσότεροι από 82 εκατομμύρια μετρικοί τόνοι ΡΕΤ και μόνο ένα μικρό ποσοστό ανακυκλώνεται σε νέο πλαστικό.

Ακόμη και όταν ένα πλαστικό προϊόν αποστέλλεται σε εργοστάσιο ανακύκλωσης, η διαδικασία τήξης του και δημιουργίας κάτι νέου είναι ενεργοβόρα και δαπανηρή.

Φθηνή κυκλική οικονομία πλαστικού

Η βιολογική ανακύκλωση, από την άλλη πλευρά, θα μπορούσε να συμβάλει στη δημιουργία μιας φθηνής και αποτελεσματικής κυκλικής οικονομίας πλαστικού. Τα τελευταία χρόνια, οι επιστήμονες προσπαθούν να αναπτύξουν πλαστικοφάγα βακτήρια για αυτόν ακριβώς τον σκοπό.

Το PHL7 ξεχωρίζει από τους άλλους υποψηφίους που έχουν βρεθεί μέχρι στιγμής. Ο τρόπος με τον οποίο διασπά το ΡΕΤ φαίνεται να εξαρτάται από ένα μόνο δομικό στοιχείο στο DNA του.

Σε ένα συγκεκριμένο σημείο της αλληλουχίας αμινοξέων του, το PHL7 φέρει μια λευκίνη, ενώ άλλα ένζυμα φέρουν κατάλοιπο φαινυλαλανίνης. Στο παρελθόν, η λευκίνη σε αυτή τη θέση έχει συνδεθεί με τη δέσμευση πολυμερών σε ένζυμα.

Όταν ερευνητές στη Γερμανία αντικατέστησαν τη φαινυλαλανίνη με λευκίνη σε ένα άλλο ένζυμο, ο οργανισμός έγινε πολύ πιο γρήγορος στη διάσπαση του πλαστικού. Στην πραγματικότητα, η αποτελεσματικότητά του ήταν εφάμιλλη του PHL7.

Σε σύγκριση με τα ένζυμα LLC, το ένζυμο PHL7 ήταν επίσης σε θέση να δεσμεύσει περισσότερα πολυμερή στο εργαστήριο.

Απαλλαγή από πετροχημικά

“Τα αποτελέσματα αυτά υποδηλώνουν ότι η αντικατάσταση φαινυλαλανίνης/λευκίνης θα μπορούσε να είναι εν μέρει υπεύθυνη για τις αλλαγές στις συνεισφορές της ενέργειας σύνδεσης ανά κατάλοιπο στην PHL7“, γράφουν οι συγγραφείς.

Το PHL7 δεν είναι μόνο γρήγορο, αλλά αυτό το ένζυμο δεν απαιτεί καμία προεπεξεργασία πριν εισχωρήσει. Τρώει πλαστικό χωρίς να το αλέθει ή να το λιώνει. Η διαδικασία επανασύνθεσης των υποπροϊόντων δεν χρειάζεται να εξαρτάται από πετροχημικά.

“Έτσι“, καταλήγουν οι συγγραφείς, “με τη χρήση ισχυρών ενζύμων όπως το PHL7 είναι δυνατή η άμεση ανακύκλωση των θερμοδιαμορφωμένων συσκευασιών ΡΕΤ μετά τον καταναλωτή σε μια διαδικασία κλειστού κύκλου με χαμηλό αποτύπωμα άνθρακα και χωρίς τη χρήση πετροχημικών, υλοποιώντας μια βιώσιμη διαδικασία ανακύκλωσης ενός σημαντικού ρεύματος πλαστικών αποβλήτων ΡΕΤ”

Δεδομένης της τραγικής κατάστασης της ρύπανσης από πλαστικά παγκοσμίως, αυτό ακούγεται σαν όνειρο. Η ομάδα ερευνητών του Πανεπιστημίου της Λειψίας εργάζεται τώρα πάνω σε ένα πρωτότυπο.

ΠΗΓΗ: www.sciencealert.com