Enzima mâncătoare de plastic, dușmanul deșeurilor din gropile de gunoi

Enzima mâncătoare de plastic a fost creată de inginerii și oamenii de știință de la Universitatea Texas din Austin pentru descompune materialele care împânzesc mediul înconjurător, care de obicei se descompun în mai mult de un secol, în doar câteva ore sau zile.

Această descoperire, publicată în Nature, ar putea ajuta la rezolvarea uneia dintre cele mai presante probleme de mediu din lume: ce să facem cu miliardele de tone de deșeuri de plastic care se adună în gropile de gunoi și care poluează terenurile și apa.

• A fost făcută prima radiografie din lume cu un singur atom
• Substanțele toxice din microplastice pot fi absorbite prin piele, arată un studiu

Enzima mâncătoare de plastic are potențialul de a crește reciclarea la scară largă, ceea ce le-ar permite industriilor majore să își reducă impactul asupra mediului prin recuperarea și reutilizarea materialelor plastice la nivel molecular.

Enzima mâncătoare de plastic e importantă pentru reciclare

„Posibilitățile sunt nelimitate, în toate industriile, de a valorifica acest proces de reciclare de vârf”, a spus Hal Alper, profesor la Departamentul de Inginerie Chimică McKetta de la UT Austin, citat de Phys.org.

„Dincolo de industria evidentă a managementului deșeurilor, descoperirea le oferă și corporațiilor din fiecare sector oportunitatea de deveni lider în reciclarea produselor lor. Prin aceste abordări mai sustenabile care utilizează enzime, putem începe să ne imaginăm o adevărată economie circulară a materialelor plastice”, a spus Alper.

Proiectul se concentrează pe tereftalatul de polietilenă (PET), un polimer semnificativ care se găsește în majoritatea ambalajelor de consum, printre care recipientele pentru prăjituri, sticlele de suc, ambalaje pentru fructe și salate și anumite fibre și textile. PET-urile reprezintă 12% din toate deșeurile globale.

Enzima a reușit să finalizeze un „proces circular” de descompunere a plasticului în părți mai mici (depolimerizare) și apoi refacere chimică (repolimerizare). În unele cazuri, aceste materiale plastice pot fi descompuse în monomeri în doar 24 de ore.

În descoperire a fost implicată și Inteligența Artificială

Cercetătorii de la Școala de Inginerie Cockrell și Colegiul de Științe Naturale au folosit un model de învățare automată pentru a genera mutații noi la o enzimă naturală numită PETază, care le permite bacteriilor să degradeze plasticul PET. Modelul prezice care mutații ale acestor enzime ar atinge obiectivul de a depolimeriza rapid deșeurile de plastic post-consum la temperaturi scăzute.

Prin acest proces, care a inclus studiul a 51 de recipiente de plastic post-consum diferite, cinci fibre și țesături diferite de poliester și sticle de apă, toate fabricate din PET, cercetătorii au dovedit eficacitatea enzimei, pe care o numesc FAST-PETază (PETază Funcțională, Activă Stabilă și Tolerantă).

„Această lucrare demonstrează cu adevărat puterea de a reuni diferite discipline, de la biologia sintetică la inginerie chimică și până la inteligența artificială”, a declarat Andrew Ellington, profesor la Centrul pentru Sisteme și Biologie Sintetică a cărui echipă a condus dezvoltarea modelului de învățare automată.

Reciclarea folosind mai puțină energie

Reciclarea este cea mai evidentă modalitate de a reduce deșeurile de plastic. Dar la nivel global, mai puțin de 10% din tot plasticul a fost reciclat.

Cea mai obișnuită metodă de eliminare a plasticului, pe lângă aruncarea acestuia într-o groapă de gunoi, este arderea lui, care este costisitoare, consumatoare de energie și elimină gaze nocive în aer. Alte procese industriale alternative includ procese de glicoliză, piroliză și/sau metanoliză, mari consumatoare de energie.

Soluțiile biologice necesită mult mai puțină energie. Cercetările privind enzima mâncătoare de plastic au avansat în ultimii 15 ani. Cu toate acestea, până acum, nimeni nu a putut să-și dea seama cum să producă enzime care ar putea funcționa eficient la temperaturi scăzute pentru a le face atât portabile, cât și accesibile la scară industrială mare. FAST-PETaza poate efectua procesul la mai puțin de 50 de grade Celsius.

Enzima mâncătoare de plastic aduce avantaje pentru viitor

În continuare, echipa intenționează să lucreze la extinderea producției de enzime pentru a se pregăti pentru aplicarea industrială și de mediu. Cercetătorii au depus o cerere de brevet pentru această tehnologie și urmăresc mai multe utilizări diferite.

Curățarea gropilor de gunoi și ecologizarea industriilor cu mare producție de deșeuri sunt cele mai evidente. Dar o altă utilizare potențială este remedierea mediului. Echipa analizează o serie de modalități de a folosi enzimele în teren pentru a curăța locurile poluate.

„Când luați în considerare aplicațiile de curățare a mediului, aveți nevoie de o enzimă care poate funcționa în mediul înconjurător la temperatura ambiantă. Această cerință este locul în care tehnologia noastră are un avantaj imens pe viitor”, a spus Alper.

Vă recomandăm să citiți și:

Viitoarele așezări de pe Marte ar putea fi construite cu ajutorul bacteriilor

Astronauții de pe Marte vor putea produce combustibil în regim autonom. Cum este posibil?

Inteligența artificială poate prezice dacă și când un pacient va intra în stop cardiac

Aplicațiile pancreasului artificial. Ce oferă această tehnologie de domeniul SF?