Plastikowy pojemnik wyrzucony na wysypisko może naturalnie rozkładać się setki lat, ale nowo odkryty enzym może zjeść te odpady w mniej niż jeden dzień. Wysoce wydajna hydrolaza poliestrowa znana jako PHL7 została niedawno odkryta na niemieckim cmentarzysku fermentującym kompost. W laboratorium naukowcy odkryli, że był w stanie rozłożyć politereftalan etylenu (PET) o 90 procent w ciągu 16 godzin.

PHL7 nie jest pierwszym odkrytym przez naukowców naturalnym „zjadaczem plastiku”, ale jest najszybszy. W 2016 roku w Japonii w zakładzie recyklingu odpadów odkryto enzym absorbujący PET o nazwie LLC. W późniejszych latach zaczęto nazywać go „złotym standardem” niszczenia plastiku. Ale nowo odkryty PHL7 wykonuje to zadanie dwa razy szybciej.  Od 2016 roku naukowcy zmodyfikowali enzym LLC, aby stworzyć jeszcze bardziej żarłocznego mutanta niż ten naturalny, ale nawet ten syntetyczny twór może się wiele nauczyć od PHL7. 

Enzym odkryty w Lipsku może wnieść istotny wkład w tworzenie alternatywnych, energooszczędnych procesów recyklingu tworzyw sztucznych. Wykazano, że biokatalizator opracowany w Lipsku jest wysoce skuteczny w szybkiej degradacji zużytych opakowań PET do żywności i nadaje się do wykorzystania w przyjaznym dla środowiska procesie recyklingu, w którym z produktów degradacji można uzyskać nowy plastik.

Niestety, ani PHL7, ani LCC nie mogą całkowicie degradować plastików PET o wyższej krystaliczności (bardziej zorganizowanej strukturze molekularnej), takich jak te stosowane w niektórych butelkach. Ale jeśli dasz PHL7 plastikową siatkę na owoce PET, może ona rozłożyć odpady w mniej niż 24 godziny. Co więcej, produkty uboczne tego procesu recyklingu można wykorzystać do tworzenia nowych plastikowych pojemników.

Możliwości recyklingu są ogromne. Ponad 82 miliony ton metrycznych PET jest produkowanych każdego roku na całym świecie, a tylko niewielki procent jest przetwarzany na nowy plastik. Nawet jeśli wyrób z tworzywa sztucznego trafia do zakładu recyklingu, proces przetapiania go i tworzenia nowego produktu jest energochłonny i kosztowny. Z drugiej strony recykling biologiczny może pomóc w stworzeniu taniej i wydajnej gospodarki tworzywami sztucznymi o obiegu zamkniętym. W ciągu ostatnich kilku lat naukowcy próbowali opracować bakterie zjadające plastik właśnie w tym celu.

PHL7 wyróżnia się spośród innych znalezionych do tej pory kandydatów. To, jak szybko rozkłada PET, wydaje się zależeć od jednego bloku budulcowego w jej DNA. W pewnym punkcie swojej sekwencji aminokwasowej PHL7 niesie leucynę, podczas gdy inne enzymy niosą resztę fenyloalaniny. W przeszłości leucynę w tej pozycji wiązano z wiązaniem polimerów z enzymami. Kiedy naukowcy w Niemczech zastąpili fenyloalaninę leucyną w innym enzymie, organizm znacznie szybciej rozkładał plastik. W rzeczywistości jego wydajność dorównywała PHL7.

W porównaniu z enzymami LLC, enzym PHL7 był również w stanie wiązać się z większą liczbą polimerów w laboratorium. Wyniki te sugerują, że zastąpienie leucyny fenyloalaniną może być częściowo odpowiedzialne za zmianę udziału energii wiązania na resztę w PHL7. Enzym ten jest nie tylko szybki, ale też nie wymaga żadnej wstępnej obróbki przed rozpoczęciem działania. Koroduje plastik bez szlifowania i topienia.  

Badanie zostało opublikowane w czasopiśmie ChemSusChem.