Біолог Мухаммад Реза Кордова шукає скарби серед пластикових пляшок, пакетів та інших відходів, що покривають пляжі Індонезії. Серед бруду і слизу він сподівається знайти мікроорганізми, які допоможуть вирішити проблему утилізації сміття.
«Ми сподіваємося знайти найбільш ефективні мікроби, які зможуть поїдати або руйнувати пластик».
Вчений Дослідницького центру океанографії Індонезії збирає зразки слизу, щоб виростити мікроби, які будуть харчуватися тільки пластиком і вирішать проблему утилізації. Мухаммад Реза Кордова не єдиний, хто загорівся цією ідеєю, деякі вчені вже виявили бактерії, що володіють ферментами, здатними розщеплювати звичайний пластик, який, наприклад, використовується для виготовлення пляшок.
Білки, що прискорюють хімічні реакції – ферменти мікробів – можуть допомогти переробити деякі види пластику, більшу частину якого закопують на звалищах, спалюють або спускають в річки і океан. Найкраще ферменти працюють з пластиком, в якому атоми вуглецю з’єднуються кисневими зв’язками. Такі полімери, звані складними поліефірами, також містяться в рослинних волокнах, якими бактерії харчувалися мільйони років. Використання ферментів потенційно більш екологічний та економічний підхід руйнування пластмас.
Французька компанія Carbios торік створила бактеріальний фермент і почала будівництво демонстраційної фабрики по екологічному переробленню пластику. Найскладніше завдання для промислових масштабів перероблення – зробити це якісно і в найкоротші терміни. Тим більше пластик включає в себе десятки різних молекул, що складаються з довгих ланцюжків атомів, кожна молекула володіє різними хімічними властивостями і розпадається при особливих умовах. Упаковка для чіпсів, наприклад, зроблена з абсолютно різних видів пластику, а на її внутрішню поверхню нанесено металізований шар.
Сьогодні у світі, за даними Грінпіс, ??90% виробленого пластику ніяк не переробляється, тому що неможливо переробити всі види пластика разом. Ферменти, на відміну від багатьох промислових хімічних реагентів, працюють при відносно низьких температурах, вони розбірливі, розуміють, з якою молекулою взаємодіють і націлюються на конкретний полімер. З 2016 команда японських вчених знайшла біля заводу з перероблювання відходів бактерію, яка, як то кажуть, мала пристрасть до поліетилентерефталату (ПЕТ). Цей вид пластику використовується у виробництві пляшок, становить значну частку від виробництва всього пластика на планеті. Бактерія за допомогою ферментів поїдала і розщеплювала його на будівельні блоки, терефталеву кислоту і етиленгліколь.
Вченим Портсмутського університету Великобританії під керівництвом біолога Джона МакГіхана, вдалося дізнатися їх структуру. У цьому проєкті і бере участь індонезієць Мухаммад Реза Кордова. Команда дослідників кристалізувала ферменти, потім за допомогою рентгена опромінила кристали і побачила, що ферменти, що руйнують ПЕТ, мають на своїй поверхні западину, в яку вкладається молекула пластика. Після чого трійка амінокислот атакує ланки полімеру, що з’єднують молекули. МакГіхан сподівається знайти послідовність ДНК, яка кодує аналогічні молекули. Дослідники сподіваються модифікувати білки, тому що знайти «суперферменти», створені природою, неможливо.
В ідеалі вчені бачать такої повне коло перероблення: модифіковані версії природних білків визначають тип пластика в суміші, потім проводять чисті мономери (молекулу, яка при з’єднанні з іншими мономерами утворює полімери). Потім з отриманих мономерів можна виробляти нові пластикові вироби.
Поки мрія про швидке перероблення залишається мрією. Ферменти, як уже було сказано, найкраще працюють зі складними поліефірами. А ось більш жорсткі пластмаси, де атоми вуглецю зв’язані прямо, вимагають для розкладання високих температур. Жорстка пластмаса – це половина виробленого пластику (поліетилен, поліпропілен і т.д.), а ферменти з ним працюють набагато повільніше від промислових хімікатів.
За матеріалами sciencemag.org.
Натхнення: www.popmech.ru