Tiedemiehet ovat jälleen julkistaneet uuden tavan muovin hajoamiseen

2024 Kirjoittaja: Seth Attwood | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2023-12-16 16:04

Tiedemiehet löysivät vahingossa aineen, joka hajottaa muovia muutamassa päivässä. He aikovat keskittää ponnistelunsa lisäparannuksiin - heillä on jo ideoita, kuinka hajoamista nopeuttaa kertoimella 100.

Tutkijat ovat luoneet muovia tuhoavan entsyymin, joka toimii erityisen hyvin muovipullojen kanssa. Tämä saavutus auttaa torjumaan valtavaa määrää muovia, joka saastuttaa planeetan. He raportoivat tuloksista Proceedings of the National Academy of Sciences -lehdessä.

Vuonna 2016 Japanissa sijaitsevalta kaatopaikalta löydettiin bakteereja, jotka pystyivät imemään muovia. Prosessi, joka kestää yleensä vuosisatoja, vei heiltä muutaman päivän. Nyt tutkijat ovat onnistuneet määrittämään tähän käyttämänsä entsyymin rakenteen ja syntetisoivat sen. Kun tiimi testasi entsyymiä, se osoittautui pystyvän käsittelemään juomapulloissa käytettyä polyeteenitereftalaattia (PET) jopa paremmin kuin alkuperäinen.

”Kävi ilmi, että paransimme entsyymiä. Olimme hieman järkyttyneitä”, sanoo professori John McGehan Portsmouthin yliopistosta Iso-Britanniasta. "Tämä on todellinen löytö."

Näin tehdessään tutkijat toivovat pystyvänsä parantamaan sitä ja saamaan sen toimimaan entistä nopeammin.

Toivomme voivamme käyttää tätä entsyymiä muovin hajottamiseen sen aineosiksi ja käyttää niitä sitten uudelleen muovin valmistamiseen. Tämä tarkoittaa, että öljyä ei enää tuoteta ja muovin määrää ympäristössä voidaan vähentää”, McGeehan toteaa.

Maailmassa myydään joka minuutti noin miljoona muovipulloa. Niistä vain 14 prosenttia käsitellään. Monet loput päätyvät valtameriin, saastuttaen jopa syrjäisimpiä kulmia, vahingoittaen meren elämää ja mahdollisesti merenelävien kuluttajia.

"Muovi kestää erittäin hyvin hajoamista", McGehan selittää.

Nykyään kierrätetyistä pulloista valmistetaan läpinäkymättömiä kuituja, joista tulee vaatteiden ja mattojen materiaalia. Mutta entsyymin käytön ansiosta niistä voidaan valmistaa uusia muovipulloja, jolloin muovia ei tarvitse tuottaa lisää.

"Meidän on elettävä sen tosiasian kanssa, että öljy maksaa vähän, minkä vuoksi PET:n tuotanto on halpaa", McGehan sanoi. "Valmistajien on helpompi luoda enemmän muovia kuin yrittää kierrättää sitä."

Aluksi tutkijat tunnistivat Japanista peräisin olevien bakteerien tuottaman entsyymin rakenteen. Tätä varten he käyttivät Diamond-synkrotronia, joka pystyy tuottamaan voimakkaita röntgensäteitä, mikä mahdollistaa yksittäisten atomien rakenteen näkemisen. Entsyymin havaittiin olevan samanlainen kuin bakteeri, jota tavallisesti käyttää hajottaakseen luonnollista polymeerikutiinia, vahaa, joka usein peittää hedelmän kuoren. Entsyymin manipulointi sen työtä tutkittaessa johti vahingossa sen kykyyn hajottaa muovia.

"Se on vaatimaton 20 prosentin parannus, mutta se ei ole pointti", McGehan sanoo. - Mitä tapahtui, osoittaa, että entsyymiä ei ole vielä optimoitu. Tämä antaa meille mahdollisuuden hyödyntää kaikkia niitä teknologioita, joita on vuosien varrella käytetty muiden entsyymien kehityksessä ja luoda entsyymi, joka toimii erittäin nopeasti.”

Yksi mahdollisista parannuksista on entsyymin siirtäminen extremofiilisiin bakteereihin, jotka kestävät yli 70 °C:n lämpötiloja - se sulaa PET:n ja sulassa muodossa hajoaa 10-100 kertaa nopeammin. Tietyt sienet voivat myös edistää muovin hajoamista, mutta bakteereja on helpompi käyttää teollisiin tarkoituksiin.

Tällä hetkellä ympäristössä kehittyviä bakteereja voitaisiin käyttää muun tyyppisten muovien tappamiseen, McGehan sanoi. Vaikka suurin osa muovista on meressä, tutkijat toivovat, että muovia syöviä bakteereja voidaan kuljettaa näihin roskakasoihin.

"Mielestäni tämä on erittäin mielenkiintoinen työ, joka osoittaa, että entsyymeillä on potentiaalia torjua kasvavaa jäteongelmaa", sanoi kemisti Oliver Jones. "Entsyymit ovat myrkyttömiä, biohajoavia ja niitä voidaan saada suuria määriä mikro-organismien avulla."

Vahakoin toukat voivat kilpailla bakteerien kanssa – niiden on viime aikoina osoitettu pystyvän imemään muovia vaikuttavalla nopeudella. Löytö tehtiin vahingossa - yksi tutkijoista, amatööri mehiläishoitaja Federica Bertochini, oli mukana poistamassa loisia pesien kennosta. Bertochini laittoi uutetut toukat väliaikaisesti tavalliseen roskasäkkiin ja huomasi hetken kuluttua, että toukkia ei ollut.

Espanjalaisen biolääketieteen ja bioteknologian instituutin tutkija Bertochini kiinnostui ilmiöstä ja suoritti tieteellisen kokeen Cambridgen biokemistien kanssa. Noin sata toukkaa otettiin, laitettiin tavalliseen brittikaupasta ostettuun muovipussiin ja odotettiin reikien ilmestymistä. Kuten kävi ilmi, sata toukkaa pystyy käsittelemään 92 mg polyeteeniä 12 tunnissa.