Zanieczyszczenie plastikiem jest wielkim problemem XXI wieku, a naukowcy ciężko pracują, aby znaleźć sposoby na wykorzystanie plastiku bez powodowania długotrwałych szkód dla środowiska. Nowe badanie opisuje zastosowanie specjalnie opracowanego wariantu enzymu, który znacznie skraca czas rozkładania elementów z tworzyw sztucznych.

Nowego wariantu enzymu można użyć do czyszczenia obszarów skażonych plastikiem. W testach produkty wykonane z polimeru politereftalanu etylenu (PET) rozkładały się w ciągu tygodnia, a w niektórych przypadkach w ciągu 24 godzin - produkty, których normalna degradacja w naturalnych warunkach może zająć wieki.

„Możliwości wykorzystania tego zaawansowanego procesu recyklingu w różnych gałęziach przemysłu są nieograniczone” – mówi inżynier chemik Hal Alper z University of Texas w Austin.

„Oprócz oczywistej branży recyklingu, daje to również szansę korporacjom z każdego sektora gospodarki, aby przejąć inicjatywę w recyklingu swoich produktów”.

Zespół nazwał enzym FAST-PETase (funkcjonalna, aktywna, stabilna i tolerancyjna PETaza). Opracowali enzym oparty na naturalnej PETazie, który umożliwia bakteriom degradację plastiku PET, i zmodyfikowali go za pomocą uczenia maszynowego, aby zidentyfikować pięć mutacji, które umożliwiłyby mu szybszy rozkład plastiku w różnych warunkach środowiskowych.

Gdy wariant enzymu wykonał już swoje zadanie polegające na rozbiciu plastiku na podstawowe jednostki molekularne (depolimeryzacja), naukowcy wykazali, że mogą ponownie złożyć plastik (repolimeryzacja) za pomocą procesów chemicznych, aby stworzyć nowe produkty z tworzyw sztucznych.

Aby wyszukać FAST-PETase, zbadano 51 różnych plastikowych pojemników z recyklingu, pięć różnych włókien poliestrowych oraz tkaniny PET i butelki na wodę. Podczas testowania wszystkich tych produktów, wariant enzymu okazał się skuteczny w temperaturach poniżej 50 stopni Celsjusza.

PET jest używany w wielu rodzajach opakowań konsumenckich, od tekstyliów po butelki po napoje gazowane. Uważa się, że sam w sobie stanowi około 12% wszystkich odpadów na świecie. Na całym świecie mniej niż 10 procent wszystkich tworzyw sztucznych zostało poddanych recyklingowi. W pewnym stopniu może w tym pomóc wprowadzenie FAST-PETazy. Naukowcy twierdzą, że jest stosunkowo tani, przenośny proces i nie jest zbyt trudny do skalowania do wymaganej skali przemysłowej.

Obecnie najczęstszymi metodami recyklingu plastiku są wyrzucanie go na wysypisko śmieci, gdzie bardzo powoli gnije, lub spalanie – co jest drogie, pochłania dużo energii i wypełnia atmosferę szkodliwymi gazami. Oczywiście bardzo potrzebne są alternatywne strategie, a to może być jedna z nich.

Badanie zostało opublikowane w czasopiśmie Nature.