Tyrėjai nustatė ir sukūrė fermentą, kuris gali virškinti ir suvartoti kai kuriuos dažniausiai teršiančius produktus plastikų suteikiant viltį perdirbti ir kovoti tarša
Tarša plastikų yra didžiausias pasaulio aplinkosaugos iššūkis plastiko pavidalu tarša ir optimalaus šios problemos sprendimo vis dar nepavyksta. Dauguma plastikų yra pagaminti iš naftos arba gamtinių dujų, kurie yra neatsinaujinantys ištekliai, kurie išgaunami ir apdorojami naudojant daug energijos sunaudojančius metodus. Taigi pati jų gamyba ir gamyba yra labai žalinga pažeidžiamoms ekosistemoms. Dėl plastiko sunaikinimo (dažniausiai jį deginant) atsiranda oro, vanduo ir žemė tarša. Maždaug 79 procentai plastiko, pagaminto per pastaruosius 70 metų, buvo išmetama į sąvartynus arba į bendrą aplinką, o tik apie devyni procentai yra perdirbami, o likusi dalis sudeginama. Šis deginimo procesas pažeidžiamus darbuotojus veikia nuo toksiškų cheminių medžiagų, įskaitant vėžį sukeliančias medžiagas. Teigiama, kad vandenynuose yra apie 51 trilijoną mikroplastiko dalelių ir jie pamažu nyksta jūros gyvūnija. Kai kurios plastiko mikrodalelės išpučiamos ore, todėl tarša ir yra reali galimybė, kad galime juos įkvėpti. Šeštajame dešimtmetyje niekas negalėjo numatyti, kad plastiko atsiradimas ir populiarumas vieną dieną taps našta dėl didžiulių plastiko atliekų, plūduriuojančių mūsų nuostabiuose vandenynuose, ore ir išmestų į mūsų brangias žemes.
Plastikiniai pakuotė yra didžiausia grėsmė ir labiausiai korumpuotas plastiko naudojimas. Tačiau problema yra ta, kad plastikinis maišelis yra visur, naudojamas bet kokiam smulkmenam ir nėra jo naudojimo kontrolės. Toks sintetinis plastikas biologiškai nesuyra, o tiesiog sėdi ir kaupiasi sąvartynuose ir prisideda prie aplinkosaugos tarša. Buvo iniciatyvų „visiškai uždrausti plastiką“, ypač polistireną, kuris naudojamas pakuotėse. Tačiau tai neduoda norimų rezultatų, nes plastikas vis dar yra visur žemėje, ore ir vandenyje ir nuolat auga. Galima sakyti, kad plastiko plika akimi gali net nesimatyti visą laiką, bet jis yra visur! Gaila, kad negalime išspręsti plastikinių medžiagų perdirbimo ir šalinimo problemos.
Atliekant tyrimą paskelbtas Proceedings of the National Academy of Sciences USA, mokslininkai atrado žinomą natūralų fermentas kuris minta plastiku. Tai buvo atsitiktinis atradimas, kai jie tyrė fermento, kuris buvo rastas atliekose, paruoštose perdirbti, struktūrą Japonijos centre. Šis fermentas, vadinamas Ideonella sakaiensis 201-F6, gali „suvalgyti“ arba „išsimaitinti“ patentuotą plastikinį PET arba polietileno tereftalatą, kuris dažniausiai naudojamas milijonams tonų plastikinių butelių. Fermentas iš esmės leido bakterijoms skaidyti plastiką kaip maisto šaltinį. Šiuo metu nėra PET perdirbimo sprendimų, o plastikiniai buteliai, pagaminti iš PET, aplinkoje išlieka daugiau nei šimtus metų. Šis tyrimas, kuriam vadovavo Portsmuto universiteto ir Jungtinių Valstijų Energetikos departamento Nacionalinės atsinaujinančios energijos laboratorijos (NREL) komandos, suteikė didžiulę viltį.
Pradinis tikslas buvo nustatyti šio natūralaus fermento (vadinamo PETase) trimatę kristalų struktūrą ir panaudoti šią informaciją, kad suprastų, kaip tiksliai veikia šis fermentas. Jie panaudojo intensyvų rentgeno spindulį, kuris yra 10 milijardų kartų ryškesnis už saulę, kad išsiaiškintų struktūrą ir pamatytų atskirus atomus. Tokie galingi pluoštai leido suprasti vidinį fermento veikimą ir pateikė teisingus brėžinius, kad būtų galima sukurti greitesnius ir efektyvesnius fermentus. Buvo atskleista, kad PETazė atrodo labai panaši į kitą fermentą, vadinamą kutinaze, išskyrus tai, kad PETazė turi ypatingą savybę ir „atviresnę“ aktyviąją vietą, kuri, kaip manoma, talpina žmogaus sukurtus polimerus (o ne natūralius). Šie skirtumai iš karto parodė, kad PETazė gali būti labiau išsivysčiusi, ypač aplinkoje, kurioje yra PET, ir todėl gali suardyti PET. Jie mutavo PETAzės aktyviąją vietą, kad ji būtų panašesnė į kutinazę. Po to buvo visiškai netikėtas rezultatas: PETazės mutantas sugebėjo skaidyti PET net geriau nei natūrali PETazė. Taigi, suprasdami ir bandydami pagerinti natūralaus fermento gebėjimą, mokslininkai atsitiktinai sukūrė naują fermentą, kuris netgi geriau nei natūralus fermentas skaido PET. plastikų. Šis fermentas taip pat gali skaidyti polietileno furandikarboksilatą arba PEF, biologinį PET plastikų pakaitalą. Tai suteikė viltį susidoroti su kitais substratais, tokiais kaip PEF (polietileno furanoatas) ar net PBS (polibutileno sukcinatas). Fermentų inžinerijos ir evoliucijos įrankiai gali būti nuolat taikomi tolesniam tobulėjimui. Tyrėjai ieško būdų, kaip pagerinti fermentą, kad jo funkcija galėtų būti įtraukta į galingą didelio masto pramoninę sistemą. Inžinerinis procesas labai panašus į fermentus, kurie šiuo metu naudojami biologinio plovimo plovikliuose arba biokuro gamyboje. Technologija egzistuoja, todėl pramonės gyvybingumas turėtų būti pasiektas ateinančiais metais.
Norint suprasti kai kuriuos šio tyrimo aspektus, reikia atlikti tolesnius tyrimus. Pirma, fermentas suskaido didesnius plastiko gabalus į mažesnius gabalus, todėl jis palaiko plastikinių butelių perdirbimą, tačiau visą šį plastiką pirmiausia reikia atgauti. Šis „mažesnis“ plastikas, kai jis bus išgautas, gali būti panaudotas grąžinant juos į plastikinius butelius. Fermentas iš tikrųjų negali „eiti ir pats rasti plastiko“ aplinkoje. Vienas iš siūlomų variantų galėtų būti pasodinti šį fermentą į kai kurias bakterijas, kurios gali greičiau skaidyti plastiką ir atlaikyti aukštą temperatūrą. Be to, dar reikia suprasti ilgalaikį šio fermento poveikį.
Tokio naujoviško sprendimo kovojant su plastiko atliekomis poveikis pasauliniu mastu būtų labai didelis. Mes stengiamės spręsti plastiko problemą nuo pat plastiko atsiradimo. Buvo įstatymai, draudžiantys vienkartinio plastiko naudojimą, o perdirbtas plastikas dabar yra visur pirmenybė. Netgi tokie maži žingsneliai, kaip plastikinių maišelių uždraudimas prekybos centruose, nuskambėjo visoje žiniasklaidoje. Esmė ta, kad turime veikti greitai, jei norime išsaugoti savo planeta iš plastiko tarša. Nors turime ir toliau taikyti perdirbimą kasdieniame gyvenime, skatindami tai daryti ir savo vaikus. Mums vis dar reikia gero ilgalaikio sprendimo, kuris galėtų būti derinamas su mūsų pačių pastangomis. Šis tyrimas rodo vienos didžiausių mūsų problemų sprendimo pradžią planeta yra priešais.
***
{Galite perskaityti pradinį tyrimo dokumentą spustelėję toliau pateiktą DOI nuorodą cituojamų šaltinių sąraše}
Šaltiniai)
Harry P ir kt. 2018. Plastiką ardančios aromatinės poliesterazės apibūdinimas ir inžinerija. Nacionalinės mokslų akademijos darbai. https://doi.org/10.1073/pnas.1718804115
