Navorsers het 'n ensiem geïdentifiseer en ontwerp wat sommige van ons mees besoedelende kan verteer en verbruik plastiek hoop vir herwinning en bakleiery besoedeling
Besoedelend plastiek is die grootste omgewingsuitdaging wêreldwyd in die vorm van plastiek besoedeling en optimale oplossing vir hierdie probleem bly steeds ontwykend. Die meeste plastiek word gemaak van petroleum of aardgas wat nie-hernubare hulpbronne is wat met energie-intensiewe tegnieke ontgin en verwerk word. Dus, hul vervaardiging en produksie self is baie vernietigend vir brose ekosisteme. Die vernietiging van plastiek (meestal deur verbranding) veroorsaak lug, water en grond besoedeling. Ongeveer 79 persent van plastiek wat oor die afgelope 70 jaar geproduseer is, is weggegooi, hetsy in stortingsterreine of in die algemene omgewing, terwyl slegs sowat nege persent herwin word met die res verbrand. Hierdie proses van verbranding stel kwesbare werkers bloot aan giftige chemikalieë wat kankerverwekkende stowwe insluit. Daar word gesê dat die oseane sowat 51 triljoen mikroplastiekdeeltjies bevat en die seelewe stadig uitput. Sommige van die plastiek mikropartikels word weggewaai in lug wat lei na besoedeling en dit is 'n werklike moontlikheid dat ons hulle dalk inasem. Niemand kon in die 1960's voorspel het dat die koms en gewildheid van plastiek eendag 'n las sou word met groot plastiekafval wat in ons pragtige oseane, in die lug dryf en op ons kosbare lande gestort word nie.
Plastic verpakking is die grootste bedreiging en mees korrupte gebruik van plastiek. Maar die probleem is dat plastieksak oral is, vir elke klein doel gebruik en daar is geen beheer oor die gebruik daarvan nie. Hierdie soort sintetiese plastiek breek nie bioafbreek nie, maar sit en versamel net in stortingsterreine en dra by tot die omgewing besoedeling. Daar was inisiatiewe vir “volledige plastiekverbod”, veral polistireen wat in verpakking gebruik word. Dit lei egter nie tot gewenste resultate nie, aangesien plastiek steeds alomteenwoordig in land, lug en water is en steeds groei. Veilig om te sê dat plastiek dalk nie eers die hele tyd met die blote oog sigbaar is nie, maar dit is oral! Dit is jammer dat ons nie die plastiekmateriaal se herwinnings- en wegdoenprobleem kan aanpak nie.
In 'n studie gepubliseer in Verrigtinge van die Nasionale Akademie van Wetenskappe VSA, het navorsers 'n bekende natuurlike ontdek ensiem wat op plastiek voed. Dit was 'n toevallige ontdekking terwyl hulle besig was om die struktuur van 'n ensiem te ondersoek wat in afval gevind is wat gereed was vir herwinning by 'n sentrum in Japan. Hierdie ensiem genaamd Ideonella sakaiensis 201-F6, is in staat om gepatenteerde plastiek PET of poliëtileentereftalaat te "eet" of "af te voer" wat die meeste in miljoene ton plastiekbottels gebruik word. Die ensiem het basies toegelaat dat bakterie die plastiek as hul voedselbron afbreek. Geen herwinningsoplossings bestaan tans vir PET nie en plastiekbottels gemaak van PET bly vir meer as honderde jare in die omgewing. Hierdie studie gelei deur spanne aan die Universiteit van Portsmouth en die Verenigde State se Departement van Energie se Nasionale Hernubare Energie Laboratorium (NREL) het geweldige hoop opgewek.
Die oorspronklike doel was om die driedimensionele kristalstruktuur van hierdie natuurlike ensiem (genoem PETase) te bepaal en hierdie inligting te gebruik om te verstaan hoe presies hierdie ensiem werk. Hulle het 'n intense straal X-strale gebruik - wat 10 biljoen keer helderder as die son is - om die struktuur toe te lig en individuele atome te sien. Sulke kragtige strale het in staat gestel om die innerlike werking van die ensiem te verstaan en het korrekte bloudrukke verskaf om vinniger en doeltreffender ensieme te konstrueer. Dit is aan die lig gebring dat PETase baie soortgelyk aan 'n ander ensiem genaamd cutinase lyk, behalwe dat PETase 'n spesiale kenmerk en 'n meer "oop" aktiewe plek het, wat vermoedelik mensgemaakte polimere (in plaas van die natuurlike) akkommodeer. Hierdie verskille het onmiddellik aangedui dat PETase meer ontwikkel kan wees veral in 'n PET-bevattende omgewing en dus PET kan afbreek. Hulle het die PETase-aktiewe webwerf gemuteer om dit meer soos cutinase te laat lyk. Wat gevolg het was 'n totaal onverwagte uitkoms, die PETase-mutant kon PET selfs beter afbreek as die natuurlike PETase. In die proses om die natuurlike ensiem se vermoë te verstaan en te probeer verbeter, het navorsers dus per ongeluk 'n nuwe ensiem ontwerp wat selfs beter as die natuurlike ensiem was om PET af te breek. plastiek. Hierdie ensiem kan ook poliëtileenfurandikarboksilaat, of PEF, 'n bio-gebaseerde plaasvervanger vir PET-plastiek afbreek. Dit het hoop gegenereer om ander substrate soos PEF (poliëtileenfuranoaat) of selfs PBS (polibutileensuksinaat) aan te pak. Die gereedskap vir ensiem ingenieurswese en evolusie kan voortdurend aangewend word vir verdere verbetering. Navorsers kyk na 'n manier om die ensiem te verbeter sodat die funksie daarvan in 'n kragtige grootskaalse industriële opset geïnkorporeer kan word. Die ingenieursproses is baie soortgelyk aan ensieme wat tans gebruik word in bio-wasmiddels of in die vervaardiging van biobrandstof. Die tegnologie bestaan en dus behoort industriële lewensvatbaarheid in die komende jare haalbaar te wees.
Verdere navorsing is nodig om sommige aspekte van hierdie studie te verstaan. Eerstens breek die ensiem groter stukke plastiek in kleiner stukke af, daarom ondersteun dit wel herwinning van plastiekbottels maar al hierdie plastiek moet eers herwin word. Hierdie "kleiner" plastiek wanneer dit herwin word, kan gebruik word om dit terug na plastiekbottels te verander. Die ensiem kan nie regtig "op sy eie plastiek gaan soek" in die omgewing nie. Een voorgestelde opsie kan wees om hierdie ensiem in sommige bakterieë te plant wat plastiek teen 'n hoër tempo kan begin afbreek terwyl dit hoë temperature weerstaan. Die langtermyn impak van hierdie ensiem moet ook nog begryp word.
Die impak van so 'n innoverende oplossing om plastiekafval aan te pak sal baie hoog wees op 'n wêreldskaal. Ons het al sedert die koms van plastiek self probeer om die plastiekprobleem aan te pak. Daar was wette wat die gebruik van enkelplastiek verbied en ook herwinde plastiek word nou oral bevoordeel. Selfs klein stappe soos om plastiek drasakke in supermarkte te verbied, is oral in die media. Die punt is dat ons vinnig moet optree as ons ons wil bewaar vliegtuig van plastiek besoedeling. Al moet ons voortgaan om herwinning in ons alledaagse lewe aan te neem terwyl ons ons kinders aanmoedig om dit ook te doen. Ons benodig steeds 'n goeie langtermynoplossing wat hand aan hand kan gaan met ons eie individuele pogings. Hierdie navorsing is 'n begin vir die aanpak van een van die grootste probleme wat ons vliegtuig in die gesig staar.
***
{Jy kan die oorspronklike navorsingsartikel lees deur die DOI-skakel wat hieronder gegee word in die lys van aangehaalde bronne te klik}
Bronne)
Harry P et al. 2018. Karakterisering en ingenieurswese van 'n plastiek-afbrekende aromatiese polyesterase. Verrigtinge van die Nasionale Akademie van Wetenskappe. https://doi.org/10.1073/pnas.1718804115
