Бързодействащият ензим разгражда пластмасите само за 24 часа

Сподели

Идеята за внедряване на ензими за разграждане на пластмасови отпадъци набира скорост чрез поредица от пробиви, демонстриращи как могат да направят това с увеличаване на ефективността и дори да намалят материала до прости молекули. Ново проучване бележи още една стъпка напред, като учените използват машинното обучение, за да проектират ензим, който разгражда някои форми на пластмаса само за 24 часа, със стабилност, която я прави подходяща за широкомащабно усвояване.

Учените изследват потенциала на ензимите за подпомагане на рециклирането на пластмаси повече от десетилетие, но през последните шест години се наблюдава значителен напредък. През 2016 г. изследователи в Япония откриха бактерия, която използва ензими за разграждане на PET пластмаси за няколко седмици. Създадена версия на тези ензими, наречена PETase, подобри още повече производителността и през 2020 г. видяхме, че учените разработват още по-мощна версия, която усвоява PET пластмасите с шест пъти по-висока скорост.

Екип от Тексаския университет се зае да се справи с някои от недостатъците на тези ензими досега. Според учените прилагането на технологията е възпрепятствано от невъзможността да функционира добре при ниски температури и различни диапазони на pH, липса на ефективност при пряко справяне с необработените пластмасови отпадъци и бавна скорост на реакция.

За да разреши тези проблеми, екипът разработи модел на машинно обучение, който може да предскаже кои мутации в ензима PETase ще му предоставят тези възможности. Това включваше внимателно проучване на редица PET пластмасови продукти, включително контейнери, бутилки с вода и тъкани, и след това използване на модела за проектиране и проектиране на нов и подобрен ензим, наречен FAST-PETase (функционална, активна, стабилна и толерантна PETase).

Този новосъздаден ензим се оказа по-добър при разграждането на PET пластмаси при температури между 30 и 50 °C (86 и 122 °F) и при различни нива на pH. Той успя да разгради почти изцяло 51 различни необработени PET продукта в рамките на една седмица, а в някои експерименти разгради пластмасите само за 24 часа. Учените също така демонстрираха процес на рециклиране на PET със затворен цикъл, при който FAST-PETase се използва за разграждане на пластмасите и след това възстановените мономери се използват за химическо възстановяване на материала.

„Когато обмисляте приложения за почистване на околната среда, имате нужда от ензим, който може да работи в околната среда при температура на околната среда,“ каза авторът на изследването Хал Алпър. „Това изискване е мястото, където нашата технология има огромно предимство в бъдеще.“

Със способността си за бързо разграждане на пластмасови отпадъци след консумация при ниски температури, изследователите вярват, че са се насочили към техника, която е преносима, достъпна и може да бъде възприета в индустриален мащаб. Те са подали патент за технологията и се надяват да я използват в сметища и замърсени райони.

„Възможностите са безкрайни в различните индустрии за използване на този авангарден процес на рециклиране“, каза Алпер. „Освен очевидната индустрия за управление на отпадъците, това също така предоставя на корпорации от всеки сектор възможност да поемат водеща роля в рециклирането на своите продукти. Чрез тези по-устойчиви ензимни подходи можем да започнем да си представяме истинска кръгова икономика на пластмасите.”

Изследването е публикувано в списанието природата, докато видеото по-долу предлага преглед на пробива.

Ензимът, който яде пластмаса, може да елиминира милиарди тонове отпадъци от депа

Източник: Тексаски университет



Публикациите се превеждат автоматично с google translate


Сподели