Zinātnieki atkal ir paziņojuši par jaunu plastmasas sadalīšanās veidu

2024 Autors: Seth Attwood | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2023-12-16 16:11

Zinātnieki nejauši atrada vielu, kas dažu dienu laikā sadala plastmasu. Viņi plāno koncentrēt savus spēkus uz turpmākiem uzlabojumiem - viņiem jau ir idejas, kā paātrināt sadalīšanos 100 reizes.

Zinātnieki ir radījuši fermentu, kas spēj iznīcināt plastmasu, un tas īpaši labi darbojas ar plastmasas pudelēm. Šis sasniegums palīdzēs cīnīties ar milzīgo plastmasas daudzumu, kas piesārņo planētu. Viņi ziņoja par rezultātiem žurnālā Proceedings of the National Academy of Sciences.

2016. gadā Japānā kādā poligonā tika atrastas baktērijas, kas spēj absorbēt plastmasu. Process, kas parasti ilgst gadsimtus, viņiem prasīja dažas dienas. Tagad zinātniekiem ir izdevies noteikt fermenta struktūru, ko viņi izmanto šim nolūkam, un sintezēt to. Kad komanda pārbaudīja fermentu, izrādījās, ka tas spēj apstrādāt polietilēntereftalātu (PET), ko izmanto dzērienu pudelēs, pat labāk nekā oriģināls.

"Izrādījās, ka mēs uzlabojām fermentu. Mēs bijām nedaudz šokēti,”saka profesors Džons Makgehans no Portsmutas universitātes Apvienotajā Karalistē. "Tas ir īsts atklājums."

To darot, pētnieki cer, ka viņiem izdosies to uzlabot, padarot to darbu vēl ātrāk.

Mēs ceram izmantot šo fermentu, lai sadalītu plastmasu tā sastāvdaļās un pēc tam atkal izmantotu plastmasas ražošanai. Tas nozīmē, ka vairs nebūs jāražo eļļa un var tikt samazināts plastmasas daudzums vidē,” atzīmē Makgīhans.

Katru minūti pasaulē tiek pārdots apmēram miljons plastmasas pudeļu. Tikai 14% no tiem tiek apstrādāti. Daudzi no pārējiem nonāk okeānos, piesārņojot pat visattālākos nostūrus, kaitējot jūras dzīvniekiem un, iespējams, jūras velšu patērētājiem.

"Plastmasa ir ārkārtīgi izturīga pret noārdīšanos," skaidro Makgehans.

Mūsdienās otrreizēji pārstrādātās pudeles izmanto necaurspīdīgu šķiedru ražošanai, kas kļūst par materiālu apģērbam un paklājiem. Bet, pateicoties fermenta izmantošanai, no tiem var izgatavot jaunas plastmasas pudeles, tādējādi novēršot nepieciešamību ražot vairāk plastmasas.

"Mums ir jāsadzīvo ar faktu, ka nafta maksā maz, tāpēc PET ražošana ir lēta," sacīja Makgehans. "Ražotājiem ir vieglāk radīt vairāk plastmasas, nekā mēģināt to pārstrādāt."

Vispirms pētnieki identificēja Japānas baktēriju ražotā fermenta struktūru. Lai to izdarītu, viņi izmantoja Diamond sinhrotronu, kas spēj radīt spēcīgus rentgena starus, kas ļauj redzēt atsevišķu atomu struktūru. Tika konstatēts, ka ferments ir līdzīgs tam, ko baktērijas parasti izmanto, lai sadalītu dabisko polimēru kutīnu, vasku, kas bieži pārklāj augļa ādu. Manipulācijas ar fermentu, pētot tā darbību, nejauši uzlaboja tā spēju noārdīt plastmasu.

"Tas ir pieticīgs 20% uzlabojums, taču tas nav galvenais," saka Makgehans. – Notikušais liecina, ka enzīms vēl nav optimizēts. Tas dod mums iespēju izmantot visas tehnoloģijas, kas gadu gaitā izmantotas citu enzīmu izstrādē, un radīt enzīmu, kas darbojas īpaši ātri.”

Viens no iespējamiem uzlabojumiem ir fermenta pārstādīšana uz ekstremofilām baktērijām, kas spēj izturēt temperatūru virs 70°C – tas izkausē PET, un kausētā veidā sadalās 10-100 reizes ātrāk. Dažas sēnītes var arī veicināt plastmasas noārdīšanos, taču baktērijas ir vieglāk izmantot rūpnieciskiem nolūkiem.

Baktērijas, kas pašlaik attīstās vidē, varētu tikt izmantotas, lai iznīcinātu cita veida plastmasu, sacīja Makgēhans. Lai gan lielākā daļa plastmasas atrodas okeānā, pētnieki cer, ka uz šīm gružu kaudzēm būs iespējams transportēt plastmasu ēdošās baktērijas.

"Es domāju, ka šis ir ļoti interesants darbs, kas parāda, ka pastāv potenciāls izmantot fermentus, lai cīnītos ar pieaugošo atkritumu problēmu," sacīja ķīmiķis Olivers Džonss. "Fermenti nav toksiski, bioloģiski noārdās un tos var iegūt ar mikroorganismu palīdzību lielos daudzumos."

Vaska kožu kāpuri var konkurēt ar baktērijām – nesen tika pierādīts, ka tie spēj absorbēt plastmasu ar iespaidīgu ātrumu. Atklājums izdarīts nejauši – viena no pētniecēm, biškope-amatiere Federika Bertočini, nodarbojās ar parazītu izņemšanu no savu stropu šūnveida. Izvilktos kāpurus Bertočini uz laiku ielika parastā atkritumu maisā un pēc kāda laika atklāja, ka kāpuru nav.

Spānijas Biomedicīnas un biotehnoloģijas institūta pētnieks Bertochini sāka interesēties par šo fenomenu un veica zinātnisku eksperimentu ar Kembridžas bioķīmiķiem. Tika paņemti apmēram simts kāpuru, ievietoti parastā Lielbritānijas veikalā pirktā plastmasas maisiņā un gaidīti, kad parādīsies bedres. Kā izrādījās, simts kāpuri 12 stundu laikā spēj tikt galā ar 92 mg polietilēna.