Vísindamenn hafa greint og hannað ensím sem getur melt og neytt sumt af okkar mest mengandi plasti veita von um endurvinnslu og baráttu mengun
Mengandi plasti er stærsta umhverfisáskorunin í heiminum í formi plasts mengun og ákjósanleg lausn á þessu vandamáli er enn ómöguleg. Flestir plasti eru unnin úr jarðolíu eða jarðgasi sem eru óendurnýjanlegar auðlindir sem eru unnar og unnar með orkufrekri tækni. Þannig er framleiðsla þeirra og framleiðsla sjálf mjög eyðileggjandi fyrir viðkvæm vistkerfi. Eyðing plasts (aðallega með brennslu) veldur lofti, vatn og land mengun. Um 79 prósent af plasti sem framleitt hefur verið á síðustu 70 árum hefur verið hent, ýmist á urðunarstaði eða í almennt umhverfi á meðan aðeins um níu prósent eru endurunnin með restinni brennd. Þetta brennsluferli afhjúpar viðkvæma starfsmenn fyrir eitruðum efnum sem innihalda krabbameinsvaldandi efni. Höfin eru sögð innihalda um 51 billjón örplastagna og eru hægt og rólega að eyða lífríki sjávar. Sumar öragnanna úr plasti fjúka burt í lofti sem leiðir til mengun og það er raunverulegur möguleiki að við gætum verið að anda að okkur þeim. Enginn hefði getað spáð því á sjöunda áratugnum að tilkoma og vinsældir plasts myndu einn daginn verða byrði með risastórum plastúrgangi sem fannst fljótandi í fallegu höfunum okkar, lofti og urðaði á dýrmætu löndin okkar.
Plast umbúðir eru stærsta ógnin og spilltasta notkun plasts. En vandamálið er að plastpoki er alls staðar, notaður í hvern einasta tilgang og það er engin stjórn á notkun hans. Svona gerviplast brotnar ekki niður, heldur situr það bara og safnast fyrir á urðunarstöðum og stuðlar að umhverfismálum. mengun. Það hefur verið frumkvæði að „algeru plastbanni“, sérstaklega pólýstýreni sem er notað í umbúðir. Hins vegar leiðir þetta ekki til tilætluðs árangurs þar sem plast er enn alls staðar nálægt í landi, lofti og vatni og vex sífellt. Það er óhætt að segja að plast sé ekki einu sinni með berum augum allan tímann en það er alls staðar! Það er óheppilegt að við getum ekki tekist á við endurvinnslu- og förgunarvanda plastefnisins.
Í rannsókn sem birt var í Málefni National Academy of Sciences USA, vísindamenn hafa uppgötvað þekkt náttúrulegt ensím sem nærist á plasti. Þetta var tilviljunarkennd uppgötvun á meðan þeir voru að skoða uppbyggingu ensíms sem fannst í úrgangi tilbúið til endurvinnslu í miðstöð í Japan. Þetta ensím sem kallast Ideonella sakaiensis 201-F6, er fær um að „borða“ eða „fæða“ einkaleyfi á PET-plasti eða pólýetýlentereftalat sem er oftast notað í milljónum tonna af plastflöskum. Ensímið leyfði í grundvallaratriðum bakteríum að brjóta niður plastið sem fæðugjafa. Engar endurvinnslulausnir eru nú til fyrir PET og plastflöskur úr PET haldast í meira en hundruð ár í umhverfinu. Þessi rannsókn undir forystu teyma við háskólann í Portsmouth og National Renewable Energy Laboratory (NREL) bandaríska orkumálaráðuneytisins hefur vakið gríðarlega von.
Upphaflega markmiðið var að ákvarða þrívíddar kristalbyggingu þessa náttúrulega ensíms (kallað PETase) og nota þessar upplýsingar til að skilja hvernig nákvæmlega þetta ensím virkar. Þeir notuðu ákafan geisla af röntgengeislum - sem eru 10 milljarða sinnum bjartari en sól - til að skýra bygginguna og sjá einstök atóm. Slíkir öflugir geislar gerðu kleift að skilja innri virkni ensímsins og veittu réttar teikningar til að geta þróað hraðari og skilvirkari ensím. Það kom í ljós að PETase lítur mjög út og annað ensím sem kallast cutinase að því undanskildu að PETase hefur sérstaka eiginleika og „opnari“ virka staður, sem er talinn rúma manngerðar fjölliður (í stað þeirra náttúrulegu). Þessi munur benti strax til þess að PETasi gæti þróast meira, sérstaklega í umhverfi sem inniheldur PET og gæti þannig brotið niður PET. Þeir stökkbreyttu PETase virka vefsvæðinu til að láta það líta meira út eins og cutinasa. Það sem fylgdi var algerlega óvænt niðurstaða, PETase stökkbreytturinn gat brotið niður PET jafnvel betur en náttúrulegur PETasa. Þannig að í því ferli að skilja og reyna að bæta getu náttúrulegs ensíms, enduðu vísindamenn með því að gera óvart nýtt ensím sem var jafnvel betra en náttúrulega ensímið í að brjóta niður PET plasti. Þetta ensím gæti einnig brotið niður pólýetýlen fúrandikarboxýlat, eða PEF, lífrænt staðgengill PET plasts. Þetta vakti von um að takast á við önnur hvarfefni eins og PEF (pólýetýlen fúranóat) eða jafnvel PBS (pólýbútýlen súksínat). Verkfærin fyrir ensímverkfræði og þróun er hægt að nota stöðugt til frekari umbóta. Vísindamenn eru að skoða leið til að bæta ensímið þannig að virkni þess gæti verið felld inn í öflugt stóriðjuskipulag. Verkfræðiferlið er mjög svipað ensímum sem eru nú notuð í lífræn þvottaefni eða í framleiðslu á lífeldsneyti. Tæknin er til og því ætti hagkvæmni í iðnaði að vera hægt að ná á næstu árum.
Frekari rannsókna er þörf til að skilja suma þætti þessarar rannsóknar. Í fyrsta lagi brýtur ensímið stærri plaststykki niður í smærri hluta, þess vegna styður það endurvinnslu á plastflöskum en allt þetta plast þarf fyrst að endurheimta. Þetta „minni“ plast þegar það er endurheimt gæti verið notað til að breyta því aftur í plastflöskur. Ensímið getur í raun ekki „farið og fundið plast á eigin spýtur“ í umhverfinu. Einn fyrirhugaður valkostur gæti verið að planta þessu ensími í nokkrar bakteríur sem geta byrjað að brjóta niður plast með meiri hraða á meðan þær standast háan hita. Einnig þarf enn að skilja langtímaáhrif þessa ensíms.
Áhrif slíkrar nýstárlegrar lausnar til að takast á við plastúrgang yrðu mjög mikil á heimsvísu. Við höfum verið að reyna að takast á við plastvandann allt frá því að plastið kom sjálft. Það hafa verið lög sem banna notkun á einu plasti og einnig er endurunnið plast nú vinsælt alls staðar. Jafnvel lítil skref eins og að banna plastpoka í matvöruverslunum hafa verið víða í fjölmiðlum. Málið er að við þurfum að bregðast hratt við ef við viljum varðveita okkar reikistjarna úr plasti mengun. Þó að við verðum að halda áfram að tileinka okkur endurvinnslu í daglegu lífi okkar á meðan við hvetjum börnin okkar til þess líka. Okkur vantar enn góða langtímalausn sem getur farið í hendur við okkar eigin viðleitni. Þessi rannsókn markar upphaf að því að takast á við eitt stærsta vandamál okkar reikistjarna stendur frammi fyrir.
***
{Þú getur lesið upprunalegu rannsóknarritgerðina með því að smella á DOI hlekkinn sem gefinn er upp hér að neðan á listanum yfir tilvitnaðar heimildir}
Heimildir)
Harry P o.fl. 2018. Einkenni og verkfræði á arómatískum pólýesterasa sem niðurbrotnar úr plasti. Málflutningur Vísindaakademíunnar. https://doi.org/10.1073/pnas.1718804115
