Raziskovalci so odkrili in izdelali encim, ki lahko prebavi in zaužije nekaj naših najpogosteje onesnaževal plastika zagotavlja upanje za recikliranje in boj Onesnaževanje
Onesnaževanje plastika je največji okoljski izziv na svetu v obliki plastike Onesnaževanje in optimalna rešitev tega problema še vedno ostaja nedosegljiva. večina plastika so narejeni iz nafte ali zemeljskega plina, ki sta neobnovljiv vir in se pridobivata in predelujeta z energetsko intenzivnimi tehnikami. Tako je njihova izdelava in sama proizvodnja zelo uničujoča za krhke ekosisteme. Uničenje plastike (večinoma s sežigom) povzroča zrak, vode in zemljišče Onesnaževanje. Približno 79 odstotkov plastike, proizvedene v zadnjih 70 letih, je bilo zavrženih na odlagališčih ali v splošnem okolju, medtem ko se le približno devet odstotkov reciklira, ostalo pa sežge. Ta postopek sežiganja izpostavi ranljive delavce strupenim kemikalijam, ki vključujejo snovi, ki povzročajo raka. Oceani naj bi vsebovali približno 51 trilijonov mikroplastičnih delcev in počasi izčrpavali morsko življenje. Nekatere plastične mikrodelce odpihne zrak, kar povzroči Onesnaževanje in obstaja resnična možnost, da jih morda vdihavamo. V šestdesetih letih prejšnjega stoletja nihče ni mogel predvideti, da bosta pojav in priljubljenost plastike nekega dne postala breme z ogromnimi plastičnimi odpadki, ki bodo plavali v naših čudovitih oceanih, zraku in jih odlagali na naša dragocena zemljišča.
Plastic embalaža je največja grožnja in najbolj koruptivna uporaba plastike. Toda težava je v tem, da je plastična vrečka povsod, uporablja se za vsak najmanjši namen in ni nadzora nad njeno uporabo. Ta vrsta sintetične plastike se biološko ne razgradi, ampak samo sedi in se kopiči na odlagališčih ter prispeva k okolju Onesnaževanje. Obstajajo pobude za "popolno prepoved plastike", zlasti polistirena, ki se uporablja v embalaži. Vendar to ne vodi do želenih rezultatov, saj je plastika še vedno povsod prisotna v zemlji, zraku in vodi ter se nenehno povečuje. Z gotovostjo lahko rečemo, da plastika morda sploh ni ves čas vidna s prostim očesom, vendar je povsod! Žal se ne moremo spoprijeti s problemom recikliranja in odlaganja plastičnih materialov.
V študiji, objavljeni v Zbornik Nacionalne akademije znanosti ZDA, so raziskovalci odkrili znano naravno encim ki se hrani s plastiko. To je bilo naključno odkritje, ko so preučevali strukturo encima, ki so ga našli v odpadkih, pripravljenih za recikliranje v centru na Japonskem. Ta encim, imenovan Ideonella sakaiensis 201-F6, lahko "poje" ali "nahrani" patentirani plastični PET ali polietilen tereftalat, ki se najpogosteje uporablja v milijonih ton plastičnih steklenic. Encim je v bistvu omogočil bakterijam, da razgradijo plastiko kot njihov vir hrane. Trenutno ne obstajajo rešitve za recikliranje PET in plastične steklenice iz PET ostanejo v okolju več kot sto let. Ta študija, ki sta jo vodile ekipe na Univerzi v Portsmouthu in Nacionalnem laboratoriju za obnovljivo energijo (NREL) Ministrstva za energijo Združenih držav Amerike, je ustvarila ogromno upanja.
Prvotni cilj je bil določiti tridimenzionalno kristalno strukturo tega naravnega encima (imenovanega PETaza) in uporabiti te informacije za razumevanje, kako natančno ta encim deluje. Uporabili so intenziven žarek rentgenskih žarkov – ki so 10 milijard krat svetlejši od sonca –, da bi razjasnili strukturo in videli posamezne atome. Tako močni žarki so omogočili razumevanje notranjega delovanja encima in zagotovili pravilne načrte, da bi lahko izdelali hitrejše in učinkovitejše encime. Ugotovljeno je bilo, da je PETaza videti zelo podobna drugemu encimu, imenovanemu kutinaza, le da ima PETaza posebnost in bolj "odprto" aktivno mesto, za katerega se domneva, da sprejme človeške polimere (namesto naravnih). Te razlike so takoj pokazale, da se PETaza lahko bolj razvije, zlasti v okolju, ki vsebuje PET, in tako lahko razgradi PET. Mutirali so aktivno mesto PETase, da bi bilo videti bolj kot kutinaza. Sledil je popolnoma nepričakovan izid, mutant PETase je lahko razgradil PET celo bolje kot naravna PETaza. Tako so raziskovalci v procesu razumevanja in poskusa izboljšanja sposobnosti naravnega encima po nesreči izdelali nov encim, ki je bil celo boljši od naravnega encima pri razgradnji PET. plastika. Ta encim bi lahko razgradil tudi polietilen furandikarboksilat ali PEF, biološki nadomestek za PET plastiko. To je ustvarilo upanje, da se bo spopadel z drugimi substrati, kot je PEF (polietilen furanoat) ali celo PBS (polibutilen sukcinat). Orodja za encimski inženiring in evolucijo je mogoče nenehno uporabljati za nadaljnje izboljšave. Raziskovalci iščejo način za izboljšanje encima, tako da bi lahko njegovo funkcijo vključili v močno industrijsko postavitev velikega obsega. Inženirski proces je zelo podoben encimom, ki se trenutno uporabljajo v detergentih za biološko pranje ali v proizvodnji biogoriv. Tehnologija obstaja, zato bi morala biti industrijska sposobnost preživetja dosegljiva v prihodnjih letih.
Za razumevanje nekaterih vidikov te študije so potrebne nadaljnje raziskave. Prvič, encim razgrajuje večje kose plastike na manjše koščke, zato podpira recikliranje plastičnih plastenk, vendar je treba vso to plastiko najprej predelati. To "manjšo" plastiko, ko jo pridobijo, bi lahko uporabili za njihovo vrnitev v plastične steklenice. Encim ne more v resnici "iti sam poiskati plastike" v okolju. Ena od predlaganih možnosti bi lahko bila, da se ta encim posadi v nekatere bakterije, ki lahko začnejo razgrajevati plastiko z višjo hitrostjo, medtem ko prenesejo visoke temperature. Prav tako je treba še razumeti dolgoročni vpliv tega encima.
Vpliv takšne inovativne rešitve za boj proti plastičnim odpadkom bi bil v svetovnem merilu zelo velik. S problemom plastike se poskušamo spoprijeti že od pojava same plastike. Obstajajo zakoni, ki prepovedujejo uporabo ene same plastike, reciklirana plastika pa je zdaj povsod naklonjena. Celo majhni koraki, kot je prepoved plastičnih vrečk v supermarketih, so bili povsod v medijih. Bistvo je, da moramo ukrepati hitro, če želimo ohraniti svoje planet iz plastike Onesnaževanje. Čeprav moramo še naprej uvajati recikliranje v vsakdanjem življenju, hkrati pa k temu spodbujati tudi naše otroke. Še vedno potrebujemo dobro dolgoročno rešitev, ki bo lahko šla z roko v roki z našimi lastnimi individualnimi prizadevanji. Ta raziskava pomeni začetek za reševanje enega največjih problemov, s katerimi se srečujemo planet je obrnjen.
***
{Izvirno raziskovalno nalogo lahko preberete s klikom na spodnjo povezavo DOI na seznamu citiranih virov}
Vir (i)
Harry P et al. 2018. Karakterizacija in inženiring aromatične poliesteraze, ki razgrajuje plastiko. Zbornik Nacionalne akademije znanosti. https://doi.org/10.1073/pnas.1718804115
