Znamo da plastika predstavlja smrt za životnu sredinu, a samim tim i ljudski rod, jer je potrebno da prođe hiljada godine pre nego što se dezintegriše prirodnim putem.
Zato je grupa američkih naučnika modifikovala enzim, koji može da razgradi plastiku za nedelju dana, kako bi stvorili svež materijal za nove proizvode.
Otkriven protein koji može da razgradi plastiku za veoma kratak period
Grupa naučnika sa Univerziteta Teksas u Ostinu stvorila modifikovani enzim, koji može da razgradi plastiku za samo nekoliko dana. Dosad se verovalo da su za proces njene razgradnje potrebni vekovi.
Istraživači, koji su svoje nalaze objavili u renomiranom časopisu „Nature“ prošle nedelje, koristili su mašinsko učenje da bi došli do mutacija kojima bi stvorili brzo delujući protein, koji može da razbije gradivne blokove polietilen tereftalata (PET).
Ova sintetička smola koristi se u vlaknima za odeću i plastiku koja, prema studiji, čini 12 odsto svetskog otpada.
Proces se zove depolimerizacija, u kojem katalizator razdvaja gradivne blokove koji čine PET u njihove originalne monomere, a oni se zatim mogu ponovo polimerizovati – ponovo ugraditi u „devičansku“ plastiku (bez reciklata, nastalu samo od nafte), i pretvoriti u druge proizvode.
Najimpresivnije dostignuće je što su enzimi uspeli da razbiju plastiku za nedelju dana.
– Ono što možemo da uradimo je da ju razbijemo na njene početne monomere. Upravo to enzim radi. A kada dobijete originalni monomer, to je kao da pravite svežu plastiku od nule, uz tu prednost da ne morate da koristite dodatne izvore nafte. To ima prednosti u odnosu na tradicionalan način reciklaže.
Ovim procesom se svaki put može praviti „devičanska“ plastika
Ako biste rastopili plastiku, a zatim je preoblikovali, gubili biste integritet plastike kroz svaki ciklus reciklaže. Nasuprot ovome, ako ste u mogućnosti da depolimerizujete, a zatim hemijski repolimerizujete, svaki put možete praviti „devičansku“ PET plastiku – objasnio je proces Hal Alper, profesor hemijskog inženjerstva i autor rada, za Motherboard.
Njihov rad dopunjuje postojeća ispitivanja o enzimima koji „jedu“ plastiku, koji su prvi put otkriveni 2005. godine, a nakon čega je otkriveno 19 različitih enzima. Oni potiču od prirodnih bakterija koje su primećene da žive na plastici u prirodi.
Međutim, mnogi od ovih enzima koji se javljaju u prirodi sastavljeni su od permutacija proteina koji dobro funkcionišu u svom specifičnom okruženju, ali su ograničeni temperaturom i pH uslovima.
Zbog toga se ne mogu koristiti u širokom spektru okruženja, poput centara za reciklažu, tvrde autori. Enzim koji su Alper i njegov tim otkrili, nasuprot tome, može razgraditi 51 vrstu PET plastike u različitim temperaturnim i pH uslovima.
Mašinskim učenjem došli do poboljšane strukture enzima
Istraživači su nazvali enzim „FAST-PETaza“ (vrsta hemijskog jedinjenja, posebna klasa esteraze, hidrolaznog enzima), što je akronim za „funkcionalnu, aktivnu, stabilnu i tolerantnu PETazu“. Do njegove tačne strukture došli su koristeći mašinsko učenje.
Algoritam je „hranjen“ sa 19.000 proteinskih struktura i naučen da predvidi položaj aminokiselina u strukturi koja nije optimizovana za njihovo lokalno okruženje.
Takođe su koristili formulu da preurede aminokiseline iz postojećih tipova PETaze na nove pozicije, identifikovali poboljšane kombinacije i dobili strukturu koja je imala 2,4 puta veću aktivnost od postojećeg enzima PETaze na 40 stepeni celzijusa i 38 puta veću aktivnost na 50 stepeni celzijusa.
Naučnici se nadaju da će rešiti globalnu krizu zagađenja plastikom
Potom je testiran i u različitim temperaturama i pH uslovima i nastavio je da nadmašuje sve postojeće varijante.
– Ono što vidite u prirodi, verovatno donekle optimalno, barem u lokalnom okruženju oko svake od tih aminokiselina. Možemo da posmatramo protein koji nas zanima, prolazimo kroz svaku od aminokiselina iznutra, uz vođenje računa o sopstvenom mikrookruženju i tako zaključimo šta se uklapa, a šta ne – rekao je Alper.
On i njegov tim se nadaju da će njihov enzim biti perspektivniji od većine i da će zaista doprineti razrešenju globalne krize zagađenja plastikom. Iako je već u stanju da izdrži niz uslova, „FAST-PET-aza“ sada mora da dokaže da može biti i primenljiv i u industrijskim sistemima.
Prvo ovaj tim mora da testira „FAST-PET-azu“ na širokom spektru različitih tipova PET ambalaže, koja se nalazi u otpadnom ciklusu i detritusa (proizvoda raspadanja), koji se često nalazi u plastičnim bocama ili na vrhu plastičnih kontejnera kada se reciklira.
Ukoliko istraživači pronađu enzim ili grupu enzima sa mogučnošću i otpornošću za svakodnevnu upotrebu, veruju da će to pomoći da se uhvatimo u koštac sa milijardama tona otpada u našem okruženju.
Izvor: Vice
Dodaj komentar