Tikimasi, kad toks galingas enzimas atliekų perdirbimo srityje bus naudojamas jau po metų ar dvejų.
Superenzimas buvo išgautas iš bakterijų, kurios natūraliai įgyja gebėjimą valgyti plastiką, o tai leidžia visiškai perdirbti plastiko butelius. Mokslininkai mano, kad, sujungus šį enzimą su enzimais, naikinančiais medvilnę, bus galima perdirbti ir mišraus audinio drabužius, kurių milijonai tonų dabar išmetami į sąvartynus ar sudeginami.
Plastiko tarša yra apėmusį mūsų visą planetą nuo Arkties iki giliausių vandenynų. Taip pat jau dabar žinoma, kad žmonės taip pat suvalgo ir įkvepia mikroplastiko dalelių. Šiuo metu yra labai sudėtinga suardyti plastiko butelius į chemines jų sudedamąsias dalis, kad būtų galima iš senų butelių pagaminti naujų, o tai reiškia, kad kiekvienais metais iš naftos gaminama vis daugiau ir daugiau naujų plastiko butelių.
Superenzimas buvo sukurtas sujungus du atskirus enzimus. Šių abiejų enzimų buvo aptikta plastiką valgančioje bakterijoje, kuri 2016 metais buvo rasta viename Japonijos sąvartyne. Dirbtinai sukurtą pirmąjį enzimą mokslininkai pristatė 2018 metais. Šis enzimas ėmė naikinti plastiką per kelias dienas. Tačiau naujausias superenzimas tai daro šešis kartus greičiau.
„Kai mes sujungėme šiuos enzimus, visiškai netikėtai pastebėjome ženklų veiklos suaktyvėjimą, – sakė Portsmuto universiteto profesorius Johnas McGeehanas. – Tai yra trajektorija link siekio sukurti greitesnių enzimų, kuriuos būtų galima labiau naudoti pramonės srityje. Tačiau tai yra viena iš tų istorijų, kaip reikia mokytis iš gamtos, o vėliau perkelti tai į laboratoriją.“
Prancūzijos kompanija „Carbios“ balandį pristatė kitokį enzimą, kuris pirmą kartą buvo aptiktas kompostuojamų lapų krūvoje. Per dešimt valandų šis enzimas suardė 90 proc. plastiko. Tačiau jam reikalinga aukštesnė nei 70 laipsnių Celsijaus temperatūra.
Naujasis superenzimas veikia kambario temperatūroje, ir J. McGeehanas sako, kad, apjungus skirtinus požiūrius, būtų galima pasiekti pažangos judant link komercinio naudojimo. „Jeigu galėtume sukurti geresnių ir greičiau veikiančių enzimų apjungdami juos ir pateikdami tokioms kompanijoms, kaip „Carbios“, ir bendradarbiaudami, mes galėtume pradėti tai daryti po metų ar dvejų.“
2018 metais atlikto mokslinio darbo metu nustatyta, kad vieno enzimo, vadinamo PETase, struktūra leidžia jam pulti kietą kristalinį plastiko butelių paviršių. Visiškai atsitiktinai mokslininkai aptiko, kad viena mutavusi versija veikia 20 proc. sparčiau. Naujojo mokslinio tyrimo metu buvo analizuotas antras enzimas, taip pat aptiktas japoniškoje bakterijoje, ir nustatyta, kad jis padvigubina pirmojo enzimo išlaisvintų cheminių grupių irimą.
Tokios bakterijos, kurios suardo natūralius polimerus, pavyzdžiui, celiuliozė, šį dvigubą veikimą išvystė per milijonus metų. Mokslininkai manė, kad, apjungus du enzimus, gali paspartėti irimo procesas ir abiejų enzimų veikimas.
Bakterijai sukurti tokį superenzimą būtų neįmanoma, nes molekulė būtų per didelė. Todėl mokslininkai sujungė enzimus laboratorijoje ir pamatė, kad greitis patrigubėjo. Šio naujo mokslinio tyrimo, kurį atliko Portsmuto universitetas ir keturios JAV institucijos, išvados paskelbtos žurnale „Proceedings of the National Academy of Sciences“.
Dabar mokslininkų komanda analizuoja, kaip enzimai gali būti nežymiai patobulinti, kad veiktų dar greičiau. „Tai yra didžiulis potencialas, – sakė J. McGeehanas. – Šiuo metu laboratorijoje turime kelis šimtus jų, bandome juos sujungti.“
Portsmute šiuo metu yra statomas 1 mln. svarų vertės bandymų centras, o „Carbios“ taip pat šiuo metu stato gamyklą Lione.
Plastiką naikinančių enzimų sujungimas su esamais, kurie ardo natūralias medžiagas, leistų visiškai perdirbti mišrios sudėties medžiagas, sakė J. McGeehanas. „Mišios sudėties audinius iš poliesterio ir medvilnės tikrai sunku perdirbti. Kalbamės su kai kuriomis didžiausiomis mados kompanijomis, kurios gamina tokius audinius, nes šiuo metu susiduria su tikrai rimtais iššūkiais.“
Aplinkosaugos aktyvistai sako, kad plastiko naudojimo mažinimas yra svarbiausias dalykas. Tačiau dirbantieji atliekų perdirbimo srityje sako, kad tvirtos ir lengvos medžiagos, tokios kaip plastikas, yra labai naudingos, ir kad atliekų perdirbimas yra dalis taršos problemos sprendimo.
Mokslininkams taip pat pavyko aptikti bakterijų, kurios valgo kito tipo plastiką, tokį kaip poliuretaną, kuris plačiai naudojamas, tačiau retai perdirbamas. Kai poliuretanas yra, į aplinką gali būti išleista toksinių chemikalų, kurie sunaikintų daugumą bakterijų. Tačiau aptikta bakterija iš tiesų naudoja šią medžiagą kaip maistą, kad galėtų dar aktyviau veikti.
