(Anton Petrus/Moment/Getty Images) Wie Sie zweifellos bemerkt haben, gibt es eine besorgniserregend große Menge Plastikverschmutzung , und Wissenschaftler arbeiten hart daran, Wege zu finden, Plastik zu verwenden, ohne der Umwelt um uns herum langfristig so viel Schaden zuzufügen.
Eine neue Studie beschreibt den Einsatz einer speziell entwickelten Enzymvariante, die die Zeit, die zum Abbau der Bestandteile von Kunststoffen benötigt wird, erheblich verkürzt.
Wir könnten die Enzymvariante sogar verwenden, um durch Plastikverschmutzung kontaminierte Standorte zu säubern, sagt das Team, das sie entwickelt hat.
In Tests wurden Produkte aus dem Polymer Polyethylenterephthalat (PET) innerhalb einer Woche und in einigen Fällen innerhalb von 24 Stunden abgebaut – es handelt sich um Produkte, deren ordnungsgemäßer Abbau unter natürlichen Bedingungen Jahrhunderte dauern kann.
„Die Möglichkeiten, diesen hochmodernen Recyclingprozess zu nutzen, sind branchenübergreifend endlos“, sagt Chemieingenieur Hal Alper von der University of Texas in Austin.
„Über die offensichtliche Abfallwirtschaftsbranche hinaus bietet dies auch Unternehmen aus allen Branchen die Möglichkeit, beim Recycling ihrer Produkte eine Führungsrolle zu übernehmen.“
Das Team hat das Enzym FAST-PETase (funktionelle, aktive, stabile und tolerante PETase) genannt. Sie entwickelten das Enzym aus einer natürlichen PETase, die es Bakterien ermöglicht, PET-Kunststoff abzubauen, und modifizierten es damit maschinelles Lernen um fünf Mutationen zu identifizieren, die es ihm ermöglichen würden, den Kunststoff unter verschiedenen Umweltbedingungen schneller abzubauen.
Nachdem die Enzymvariante den Kunststoff in seine molekularen Grundeinheiten zerlegt hatte (Depolymerisation), zeigten die Forscher, dass sie den Kunststoff mithilfe chemischer Prozesse wieder zusammensetzen konnten (Repolymerisation), um neue Kunststoffprodukte herzustellen.
Die Entdeckung von FAST-PETase umfasste die Untersuchung von 51 verschiedenen gebrauchten Kunststoffbehältern, fünf verschiedenen Polyesterfasern sowie Stoffen und Wasserflaschen aus PET.
In Tests aller dieser Produkte bewies die Enzymvariante ihre Wirksamkeit und das bei Temperaturen unter 50 Grad Celsius (122 Grad Fahrenheit).
„Wenn Sie Anwendungen zur Umweltreinigung in Betracht ziehen, benötigen Sie ein Enzym, das in der Umgebung bei Umgebungstemperatur wirken kann.“ sagt Alper . „Diese Anforderung ist es, bei der unsere Technologie in Zukunft einen großen Vorteil hat.“
PET ist in vielen Verbraucherverpackungen enthalten, von Textilien bis hin zu Limonadenflaschen. Es wird angenommen, dass es allein etwa 12 Prozent des weltweiten Abfalls ausmacht. Wenn diese Zahl nicht erschreckend genug war, versuchen Sie es mit dieser: Weltweit, weniger als 10 Prozent aller Kunststoffe wurden recycelt.
Die Einführung von FAST-PETase könnte hier Abhilfe schaffen. Die Forscher sagen, dass es relativ billig, tragbar und nicht allzu schwierig auf das erforderliche industrielle Niveau zu skalieren ist.
Derzeit besteht die gängigste Methode zur Entsorgung von Plastik darin, es auf eine Mülldeponie zu werfen, wo es sehr langsam verrottet, oder es zu verbrennen – was viel kostet, viel Energie verbraucht und die Atmosphäre mit schädlichen Gasen füllt . Es ist klar, dass es alternative Strategien gibt Verzweifelt gebraucht , und das könnte einer von ihnen sein.
„Diese Arbeit zeigt wirklich die Kraft der Zusammenführung verschiedener Disziplinen, von der synthetischen Biologie bis zum Chemieingenieurwesen.“ künstliche Intelligenz ,' sagt der Biochemiker Andrew Ellington von der University of Texas in Austin.
Die Forschung wurde veröffentlicht in Natur .