Nowa nadzieja w wojnie z plastikiem

Naukowcy wykonali pierwszy krok na drodze do rewolucji w przetwórstwie odpadów

Rozkład śmieci zawdzięczamy organizmom, które żywią się odpadkami – od bakterii i roślin przez owady po jeszcze większe istoty. Nie byłoby to możliwe bez substancji chemicznych rozkładających pokarm na prostsze składniki. Takie, które komórki są w stanie przyswoić i zrobić z nimi coś pożytecznego. Te substancje to enzymy.

Natura kontra wyspy plastikowych śmieci

Do niedawna przyroda nie znała enzymów, które rozbijałyby cząstki plastiku. I trudno się dziwić. Plastik to stosunkowo nowy wynalazek, a przyroda miała mało czasu, by dostosować się do jego rozkładania. Z każdym kolejnym rokiem plastik staje się coraz większym kłopotem, zwłaszcza dla wielkich zbiorników wodnych, takich jak Ocean Spokojny, po którym pływają wyspy śmieci rozmiarami dorównujące dużym państwom.

W 2016 r. okazało się jednak, że nawet kilka dekad szkodliwej – dla innych organizmów żywych – działalności człowieka wystarczyło, by zmobilizować ewolucję do działania. Japońscy naukowcy odkryli wtedy bakterie żywiące się plastikiem typu PET, tworzywem sztucznym wykorzystywanym m.in. do produkcji butelek. Kluczową rolę odgrywają dwa enzymy: PETaza dokonująca rozbiórki wstępnej i MHETaza, która to, co zostaje, rozbija na kwas tereftalowy i glikol etylenowy.

Substancje te są niezwykle ważne dla człowieka z punktu widzenia recyklingu. Z nich można bowiem produkować czysty plastik od początku, bez udziału nowych, szkodliwych dla środowiska składników. Obecne metody recyklingu wymagają zaś dokładania nowej porcji pochodnych ropy naftowej dla osiągnięcia zdatnego do użytku materiału.

Naukowcy tworzą „podrasowane” enzymy

Samo odkrycie bakterii to ciągle mały krok na drodze do rewolucji w przetwórstwie odpadów. Kluczem było zrozumienie, z czego dokładnie enzymy są zbudowane. Skład PETazy w 2018 r. udało się rozgryźć naukowcom z Wielkiej Brytanii, a teraz podobnego odkrycia w stosunku do MHETazy dokonali badacze z Niemiec.

Pomogły w tym analizy enzymu prowadzone w berlińskim synchrotronie BESSY II. Synchrotron to rodzaj akceleratora cząstek, tak jak na przykład słynny Wielki Zderzacz Hadronów znajdujący się w ośrodku CERN pod Genewą.

Niestety, naturalnie wytworzone u bakterii enzymy są jeszcze mało wydajne. Naukowcom powoli udaje się je ulepszać. Chodzi przede wszystkim o przyspieszenie procesu ich działania i rozszerzenie go także o inne odmiany plastiku. Kolejnym krokiem może być zmodyfikowanie genetyczne bakterii, a nawet grzybów, by zaczęły produkować „podrasowane”, jeszcze skuteczniejsze enzymy.

Źródła: Science Daily, Guardian