Opracowano enzym, który z łatwością rozkłada plastik

Zespół z University of Texas Austin, na łamach magazynu "Nature" donosi o potencjalnie rewolucyjnym wynalazku, który może pomóc uwolnić świat od plastikowych śmieci. Jak przypominają naukowcy, na Ziemi zalegają miliardy ton plastikowych śmieci zgromadzonych na wysypiskach, zanieczyszczających morza oraz lądy.

Tymczasem oni opracowali enzym rozkładający w kilka dni, a nawet kilka godzin tworzywa sztuczne, których naturalny rozpad wymaga setek lat. "Możliwości enzymu są praktycznie nieograniczone, jeśli chodzi o wsparcie recyklingu" - twierdzi prof. Hal Alper, jeden z badaczy.

Enzym działa na poli(tereftalan etylenu), czyli PET - jeden z najpowszechniejszych plastików, który znajduje się np. w większości opakowań, a także niektórych ubraniach czy włóknach. Tworzywo to obejmuje aż 12 proc. wszystkich światowych odpadów stałych.

Z pomocą enzymu naukowcy zdołali rozłożyć plastik, czasami nawet w ciągu godzin, a potem z powstałych substancji, znów odzyskać wyjściowe tworzywo. Do opracowania enzymu wykorzystali sztuczną inteligencję, która zaprojektowała go po analizie naturalnego enzymu PETazy, pozwalającego na rozkładanie plastiku niektórym bakteriom.

Wynalazkowi badacze nadali nazwę FAST-PETaz. Słowo "fast" (ang. szybki) ma stanowić skrót od functional, active, stable and tolerant - funkcjonalny, aktywny, stabilny i odporny.

"Praca ta naprawdę pokazuje moc, jaka wynika z połączenia różnych dyscyplin - od syntetycznej biologii, przez inżynierię chemiczną, po sztuczną inteligencję" - zwraca uwagę prof. Andrew Ellington kierujący zespołem zajmującym się sztuczną inteligencją.

Choć recykling to najlepsza metoda ograniczania ilości śmieci, to jest skomplikowany i energochłonny. Zaledwie 10 proc. plastikowych odpadów jest przetwarzane, a reszta trafia na wysypiska, lub jest spalana. Rozwiązania biologiczne, np. oparte na enzymach wymagają znacznie mniej energii.

Mimo 15 lat rozwoju tej dziedziny, do tej pory nie udawało się znaleźć enzymu, który efektywnie rozkładałby plastik w pokojowej temperaturze, jego użycie było relatywnie łatwe, także w przemysłowej skali oraz niedrogie.

FAST-PETaza działa przy 50 st. C.

Teraz naukowcy rozpoczynają pracę nad metodą przemysłowej produkcji enzymu. Złożyli już odpowiednie zgłoszenie do urzędu patentowego.

Oprócz wykorzystania wynalazku w recyklingu, widzą też inne zastosowania - usuwanie PET z wysypisk, a także oczyszczanie z niego naturalnych terenów, w których takie śmieci zalegają w dużych ilościach.

To będzie jednak wymagało pewnych udoskonaleń wynalazku. "Jeśli mówimy o oczyszczaniu środowiska, potrzebujemy enzymu pracującego w odpowiedniej temperaturze. Nasza technologia ma ogromną przewagę w postępach na tym polu" - mówi prof. Alper.

Więcej informacji: https://www.nature.com/articles/s41586-022-04599-z