Tutkijat ovat tunnistaneet ja kehittäneet entsyymin, joka voi sulattaa ja kuluttaa joitain yleisimmin saastuttavia aineita muovit antaa toivoa kierrätyksestä ja taistelusta saastuminen
Saastuminen muovit on muovin muodossa maailman suurin ympäristöhaaste saastuminen ja optimaalinen ratkaisu tähän ongelmaan on edelleen vaikeasti löydettävissä. Suurin osa muovit ne on valmistettu öljystä tai maakaasusta, jotka ovat uusiutumattomia luonnonvaroja, jotka louhitaan ja käsitellään energiaintensiivisellä tekniikalla. Siten niiden valmistus ja tuotanto itsessään on erittäin tuhoisaa hauraille ekosysteemeille. Muovin tuhoutuminen (lähinnä polttamalla) aiheuttaa ilmaa, vesi ja maa saastuminen. Noin 79 prosenttia viimeisen 70 vuoden aikana tuotetusta muovista on heitetty roskiin joko kaatopaikoille tai yleiseen ympäristöön, kun taas vain noin yhdeksän prosenttia kierrätetään ja loput poltetaan. Tämä polttoprosessi altistaa haavoittuvat työntekijät myrkyllisille kemikaaleille, joihin kuuluu syöpää aiheuttavia aineita. Valtamerissä kerrotaan sisältävän noin 51 biljoonaa mikromuovihiukkasta, ja ne ovat vähitellen heikentämässä meren elämää. Osa muovisista mikrohiukkasista puhalletaan pois ilmassa, mikä johtaa saastuminen ja on todellinen mahdollisuus, että saatamme hengittää niitä. Kukaan ei olisi voinut ennustaa 1960-luvulla, että muovin tulo ja suosio jonakin päivänä tulee taakkaksi valtavan muovijätteen vuoksi, joka leijuu kauniissa valtamerissämme, ilmassa ja kaadetaan arvokkaille maillemme.
Muovi pakkaukset ovat suurin uhka ja korruptoitunein muovin käyttö. Mutta ongelmana on, että muovipussia on kaikkialla, käytetään kaikkiin pieniin tarkoituksiin, eikä sen käyttöä voida valvoa. Tällainen synteettinen muovi ei hajoa biologisesti, vaan se vain istuu ja kerääntyy kaatopaikoille ja vaikuttaa ympäristöön. saastuminen. On tehty aloitteita "täydelliselle muovikiellolle", erityisesti polystyreenille, jota käytetään pakkauksissa. Tämä ei kuitenkaan johda toivottuihin tuloksiin, koska muovia on edelleen kaikkialla maassa, ilmassa ja vedessä ja se kasvaa jatkuvasti. On turvallista sanoa, että muovi ei välttämättä edes näy paljaalla silmällä koko ajan, mutta sitä on kaikkialla! On valitettavaa, että emme pysty ratkaisemaan muovimateriaalin kierrätys- ja hävitysongelmaa.
Tutkimuksessa julkaistiin Kansallisen tiedeakatemian julkaisut Yhdysvalloissa, tutkijat ovat löytäneet tunnetun luonnollisen entsyymi joka ruokkii muovia. Tämä oli sattumanvarainen löytö, kun he tutkivat entsyymin rakennetta, joka löydettiin kierrätettäväksi valmiista jätteestä Japanin keskustassa. Tämä Ideonella sakaiensis 201-F6 -niminen entsyymi pystyy "syömään" tai "syömään pois" patentoitua muovista PET:tä tai polyeteenitereftalaattia, jota käytetään yleisimmin miljoonissa tonneissa muovipulloissa. Entsyymi periaatteessa antoi bakteerin hajottaa muovia ravintolähteenä. PET:lle ei tällä hetkellä ole olemassa kierrätysratkaisuja, ja PET:stä valmistetut muovipullot säilyvät ympäristössä yli satoja vuosia. Tämä Portsmouthin yliopiston ja Yhdysvaltojen energiaministeriön kansallisen uusiutuvan energian laboratorion (NREL) johtama tutkimus on herättänyt valtavasti toivoa.
Alkuperäinen tavoite oli määrittää tämän luonnollisen entsyymin (nimeltään PETaasin) kolmiulotteinen kiderakenne ja käyttää tätä tietoa ymmärtääkseen, kuinka tämä entsyymi tarkalleen toimii. He käyttivät voimakasta röntgensädettä – joka on 10 miljardia kertaa aurinkoa kirkkaampi – rakenteen selvittämiseen ja yksittäisten atomien näkemiseen. Tällaiset tehokkaat säteet mahdollistivat entsyymin sisäisen toiminnan ymmärtämisen ja tarjosivat oikeat suunnitelmat nopeampien ja tehokkaampien entsyymien suunnittelua varten. Paljastettiin, että PETaas näyttää hyvin samanlaiselta kuin toinen kutinaasi-niminen entsyymi, paitsi että PETaasilla on erityinen ominaisuus ja "avoin" aktiivinen kohta, jonka uskotaan sisältävän ihmisen valmistamia polymeerejä (luonnollisten polymeerien sijaan). Nämä erot osoittivat välittömästi, että PETaasi saattaa olla kehittyneempää erityisesti PET:tä sisältävässä ympäristössä ja voi siten hajottaa PET:tä. He mutatoivat PETase-aktiivisen kohdan saadakseen sen näyttämään enemmän kutinaasilta. Siitä seurasi täysin odottamaton lopputulos, PETaasimutantti pystyi hajottamaan PET:tä jopa paremmin kuin luonnollinen PETaasi. Ymmärtäessään ja yrittäessään parantaa luonnollisen entsyymin kykyä tutkijat päätyivät vahingossa kehittämään uuden entsyymin, joka oli jopa parempi kuin luonnollinen entsyymi hajottamaan PET:tä. muovit. Tämä entsyymi voi myös hajottaa polyeteenifuraanikarboksylaattia tai PEF:ää, joka on PET-muovien biopohjainen korvike. Tämä loi toivoa käsitellä muita substraatteja, kuten PEF (polyeteenifuranoaatti) tai jopa PBS (polybuteenisukkinaatti). Entsyymisuunnittelun ja evoluution työkaluja voidaan jatkuvasti soveltaa edelleen parantamiseen. Tutkijat etsivät tapaa parantaa entsyymiä niin, että sen toiminta voitaisiin sisällyttää tehokkaaseen laajamittaiseen teollisuusjärjestelmään. Suunnitteluprosessi on hyvin samanlainen kuin entsyymejä, joita tällä hetkellä käytetään biopesuaineissa tai biopolttoaineiden valmistuksessa. Tekniikka on olemassa, joten teollisuuden kannattavuus pitäisi olla saavutettavissa tulevina vuosina.
Lisätutkimusta tarvitaan tämän tutkimuksen joidenkin näkökohtien ymmärtämiseksi. Ensinnäkin entsyymi hajottaa isommat muovipalat pienemmiksi paloiksi, joten se tukee muovipullojen kierrätystä, mutta kaikki tämä muovi on ensin otettava talteen. Tätä "pienempää" muovia, kun se on otettu talteen, voitaisiin käyttää palauttamaan ne muovipulloiksi. Entsyymi ei todellakaan voi "mennä löytää muovia itsestään" ympäristöstä. Yksi ehdotettu vaihtoehto voisi olla istuttaa tämä entsyymi joihinkin bakteereihin, jotka voivat alkaa hajottaa muovia nopeammin ja kestää korkeita lämpötiloja. Myös tämän entsyymin pitkän aikavälin vaikutus on vielä ymmärrettävä.
Tällaisen innovatiivisen ratkaisun vaikutus muovijätteen torjuntaan olisi erittäin suuri maailmanlaajuisesti. Olemme yrittäneet käsitellä muoviongelmaa muovin syntymisestä lähtien. On olemassa lakeja, jotka kieltävät yhden muovin käytön, ja myös kierrätettyä muovia suositaan nyt kaikkialla. Jopa pienet askeleet, kuten muovisten kantokassien kieltäminen supermarketeissa, on ollut kaikkialla mediassa. Asia on siinä, että meidän on toimittava nopeasti, jos haluamme säilyttää omamme kone muovista saastuminen. Meidän on kuitenkin jatkettava kierrätyksen omaksumista jokapäiväisessä elämässämme ja kannustettava myös lapsiamme siihen. Tarvitsemme edelleen hyvän pitkän aikavälin ratkaisun, joka voi kulkea käsi kädessä omien yksilöllisten ponnistelujemme kanssa. Tämä tutkimus on alku yhdelle suurimmista ongelmistamme kone kohtaa.
***
{Voit lukea alkuperäisen tutkimuspaperin napsauttamalla alla olevaa DOI-linkkiä lainattujen lähteiden luettelossa}
Lähteet)
Harry P et ai. 2018. Muovia hajottavan aromaattisen polyesteraasin karakterisointi ja suunnittelu. Proceedings of the National Academy of Sciences. https://doi.org/10.1073/pnas.1718804115
