Naukowcy odkryli enzym rozkładający plastik w 24 h

Naukowcy z Uniwersytetu w Lipsku odkryli enzym, który tworzywa PET (z których wykonane są butelki czy plastikowe torebki) rozkłada w rekordowo krótkim czasie. Badanie zostało niedawno opublikowane na łamach ChemSusChem.

W przyrodzie enzymy są m.in. wykorzystywane do rozkładania części roślin przez bakterie. W 2012 roku w Japonii odkryto, że mogą również degradować PET. Dopiero w tym roku jednak na lipskim cmentarzu Südfriedhof naukowcy z tamtejszego uniwersytetu znaleźli enzym, który w laboratorium w rekordowym tempie rozkładał PET.

Co ustalili naukowcy z lipskiego Instytutu Chemii Analitycznej?

Naukowcy znaleźli i zbadali siedem różnych enzymów. Do pojemników z roztworem dodawali PET i zmierzyli ilość plastiku, która uległa degradacji w określonym czasie i porównali wartości między sobą. Najlepszy wynik osiągnęła ostatnia próbka nazwana PHL7. W ciągu 16 godzin PHL7 spowodował rozkład PET o 90 proc. Co więcej, produkty uboczne tego procesu recyklingu można ponownie wykorzystać do tworzenia nowych plastikowych pojemników.

Tak wysoka skuteczność wynika z tego, iż dotychczas znane hydrolazy rozkładające poliester zawierają resztę fenyloalaninową, a PHL7 zawiera leucynę. Oznacza to, że plastikowa siatka tzw. „zrywka” rozkładana jest przez enzym w czasie krótszym niż 24 godziny. W porównaniu do stosowanych zazwyczaj w recyklingu procesów termicznych (spalania), taki sposób rozkładu może być dużo bardziej ekologiczny.

Wysoce wydajna hydrolaza poliestrowa pochodząca z metagenomów kompostu roślinnego szybko rozkłada amorficzny politereftalan etylenu (PET) w temperaturze 70 °C. Bezpośrednia hydroliza termoformowanych płatków opakowaniowych PET i konwersja odzyskanego kwasu tereftalowego do pierwotnego PET pokazują potencjał biokatalizy w procesach recyklingu tworzyw sztucznych o niskim śladzie węglowym.

Nowy enzym a ekologiczny recykling

Enzymy wymagają do pracy jedynie środowiska wodnego i temperatury od 65 do 70 °C. Rozkładają one PET na składniki: kwas tereftalowy i glikol etylenowy, które można następnie ponownie wykorzystać do produkcji nowego PET - w ten sposób powstaje cykl zamknięty. Enzym może wnieść istotny wkład w tworzenie alternatywnych, energooszczędnych procesów recyklingu tworzyw sztucznych. Opracowany obecnie w Lipsku biokatalizator wykazuje wysoką skuteczność w szybkim rozkładzie zużytych opakowań spożywczych PET i nadaje się do wykorzystania w przyjaznym dla środowiska procesie recyklingu, w którym z produktów rozkładu można wyprodukować nowe tworzywo sztuczne.

Naukowcy liczą, że enzym PHL7 może przyczynić się do rozwoju recyklingu biologicznego w praktyce i w tym celu poszukują partnerów przemysłowych. Zapewniają, że może to obniżyć koszty recyklingu i zapowiedzieli, że w ciągu 2-3 lat przedstawią dokładny prototyp, który będzie zakładał dokładne korzyści ekonomiczne wynikające z nowego procesu.

Źródło: https://www.sciencealert.com/a-newly-found-enzyme-sets-a-speed-record-for-breaking-down-plastic

https://chemistry-europe.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/cssc.202101062