Forskere har identifisert og utviklet et enzym som kan fordøye og konsumere noen av våre mest forurensende plast gir et håp om resirkulering og kamp Forurensning
Forurensende plast er den største miljøutfordringen på verdensbasis i form av plast Forurensning og optimal løsning på dette problemet er fortsatt unnvikende. Mest plast er laget av petroleum eller naturgass som er ikke-fornybare ressurser som utvinnes og behandles ved hjelp av energikrevende teknikker. Dermed er produksjonen og produksjonen i seg selv veldig ødeleggende for skjøre økosystemer. Ødeleggelse av plast (for det meste ved forbrenning) forårsaker luft, Vann og land Forurensning. Omtrent 79 prosent av plasten produsert i løpet av de siste 70 årene har blitt kastet, enten på deponier eller i det generelle miljøet, mens bare rundt ni prosent blir resirkulert mens resten forbrennes. Denne forbrenningsprosessen utsetter sårbare arbeidere for giftige kjemikalier som inkluderer kreftfremkallende stoffer. Havet sies å inneholde rundt 51 billioner mikroplastpartikler og utarmer sakte livet i havet. Noen av plastmikropartiklene blir blåst bort i luft som fører til Forurensning og det er en reell mulighet at vi kan inhalere dem. Ingen kunne ha forutsett på 1960-tallet at fremkomsten og populariteten til plast en dag ville bli en byrde med enormt plastavfall funnet flytende i våre vakre hav, luft og dumpet på våre dyrebare land.
Plast emballasje er den største trusselen og mest korrupte bruken av plast. Men problemet er at plastpose er overalt, brukt til alle små formål og det er ingen kontroll over bruken. Denne typen syntetisk plast brytes ikke ned biologisk, men bare sitter og samler seg på søppelfyllinger og bidrar til miljøet Forurensning. Det har vært initiativ til «fullstendig plastforbud», spesielt polystyren som brukes i emballasje. Dette fører imidlertid ikke til ønskede resultater, da plast fortsatt er allestedsnærværende i land, luft og vann og stadig vokser. Man kan trygt si at plast kanskje ikke engang er synlig for det blotte øye hele tiden, men det er overalt! Det er uheldig at vi ikke klarer å takle plastmaterialets resirkulerings- og deponeringsproblem.
I en studie publisert i Prosedyrene ved det nasjonale vitenskapsakademiet USA, har forskere oppdaget en kjent naturlig enzymet som lever av plast. Dette var en tilfeldig oppdagelse mens de undersøkte strukturen til et enzym som ble funnet i avfall klar til resirkulering ved et senter i Japan. Dette enzymet kalt Ideonella sakaiensis 201-F6, er i stand til å "spise" eller "mate av" patentert plast PET eller polyetylentereftalat som er mest brukt i millioner av tonn plastflasker. Enzymet tillot i utgangspunktet bakterien å bryte ned plasten som matkilde. Ingen resirkuleringsløsninger eksisterer for tiden for PET, og plastflasker laget av PET varer i mer enn hundrevis av år i miljøet. Denne studien ledet av team ved University of Portsmouth og United States Department of Energy's National Renewable Energy Laboratory (NREL) har skapt enormt håp.
Det opprinnelige målet var å bestemme den tredimensjonale krystallstrukturen til dette naturlige enzymet (kalt PETase) og bruke denne informasjonen til å forstå nøyaktig hvordan dette enzymet fungerer. De brukte en intens stråle av røntgenstråler – som er 10 milliarder ganger lysere enn solen – for å belyse strukturen og se individuelle atomer. Slike kraftige stråler gjorde det mulig å forstå den indre funksjonen til enzymet og ga korrekte tegninger for å kunne konstruere raskere og mer effektive enzymer. Det ble avslørt at PETase ligner veldig på et annet enzym kalt cutinase bortsett fra at PETase har en spesiell funksjon og et mer "åpent" aktivt sted, som antas å romme menneskeskapte polymerer (i stedet for de naturlige). Disse forskjellene indikerte umiddelbart at PETase kan være mer utviklet, spesielt i et PET-holdig miljø og dermed kunne bryte ned PET. De muterte det aktive området PETase for å få det til å se mer ut som cutinase. Det som fulgte var et helt uventet utfall, PETase-mutanten var i stand til å bryte ned PET enda bedre enn den naturlige PETase. I prosessen med å forstå og prøve å forbedre evnen til det naturlige enzymet, endte forskere derfor opp med å konstruere et nytt enzym som var enda bedre enn det naturlige enzymet når det gjaldt å bryte ned PET plast. Dette enzymet kan også bryte ned polyetylenfurandikarboksylat, eller PEF, en biobasert erstatning for PET-plast. Dette ga håp om å takle andre substrater som PEF (polyetylenfuranoat) eller til og med PBS (polybutylensuccinat). Verktøyene for enzymteknologi og -evolusjon kan brukes kontinuerlig for ytterligere forbedring. Forskere ser på en måte å forbedre enzymet slik at dets funksjon kan innlemmes i et kraftig industrielt oppsett i stor skala. Prosjekteringsprosessen ligner mye på enzymer som for tiden brukes i biovaskemidler eller i produksjon av biodrivstoff. Teknologien eksisterer og dermed bør industriell levedyktighet være oppnåelig i årene som kommer.
Ytterligere forskning er nødvendig for å forstå noen aspekter ved denne studien. For det første bryter enzymet ned større plastbiter til mindre biter, derfor støtter det resirkulering av plastflasker, men all denne plasten må først gjenvinnes. Denne "mindre" plasten når den er gjenvunnet kan brukes til å gjøre dem tilbake til plastflasker. Enzymet kan egentlig ikke "gå og finne plast på egen hånd" i miljøet. Et foreslått alternativ kan være å plante dette enzymet inn i noen bakterier som kan begynne å bryte ned plast i høyere hastighet mens de tåler høye temperaturer. Også langsiktig virkning av dette enzymet må fortsatt forstås.
Effekten av en slik innovativ løsning for å håndtere plastavfall vil være svært høy på global skala. Vi har prøvd å takle plastproblemet helt siden selve plasten kom. Det har vært lover som forbyr bruk av enkeltplast, og også resirkulert plast er nå foretrukket overalt. Selv små skritt som å forby plastposer i supermarkeder har vært over hele media. Poenget er at vi må handle raskt hvis vi ønsker å bevare vår planet fra plast Forurensning. Selv om vi må fortsette å ta i bruk resirkulering i hverdagen, samtidig som vi oppmuntrer barna våre til å gjøre det også. Vi trenger fortsatt en god langsiktig løsning som kan gå hånd i hånd med egen innsats. Denne forskningen markerer en begynnelse for å takle et av de største problemene våre planet møter.
***
{Du kan lese den originale forskningsoppgaven ved å klikke på DOI-lenken nedenfor i listen over siterte kilder}
Source (s)
Harry P et al. 2018. Karakterisering og utvikling av en plastnedbrytende aromatisk polyesterase. Proceedings of the National Academy of Sciences. https://doi.org/10.1073/pnas.1718804115
