إنزيم جديد موجود في السماد العضوي فقط حقق رقمًا قياسيًا في السرعة لتحطيم البلاستيك
إنزيم أكل البلاستيك
يمكن أن تستغرق الحاوية البلاستيكية التي يتم إلقاؤها في مكب النفايات مئات السنين لتتحلل بشكل طبيعي ، لكن الإنزيم المكتشف حديثًا يمكن أن يلتهم النفايات في أقل من يوم.
تم العثور مؤخرًا على هيدرولاز البوليستر عالي الكفاءة ، المعروف باسم PHL7 ، في مقبرة ألمانية يتغذى على السماد العضوي.
في المختبر ، وجد الباحثون أنه كان قادرًا على تحلل البولي إيثيلين تيريفثاليت (PET) بنسبة 90 في المائة في غضون 16 ساعة.
PHL7 ليس أول "آكل بلاستيكي" طبيعي اكتشفه العلماء ، لكنه الأسرع.
في عام 2016 ، تم العثور على إنزيم PET-guzzling ، المسمى LLC ، في مصنع إعادة التدوير في اليابان. في السنوات التي تلت ذلك ، تم الإعلان عنه على أنه جهاز تقطيع بلاستيكي ذهبي. لكن PHL7 المكتشف حديثًا أسرع مرتين في الوظيفة.
منذ عام 2016 ، تم تعديل إنزيم LLC من قبل العلماء لخلق طفرة أكثر شرًا مما هو طبيعي ، ولكن حتى هذا الخليقة الاصطناعية لديها شيء أو اثنين لتتعلمه من PHL7.
يقول عالم الأحياء الدقيقة وولفجانج زيمرمان من جامعة لايبزيغ في ألمانيا : "يمكن للإنزيم المكتشف في لايبزيغ أن يقدم مساهمة مهمة في إنشاء عمليات إعادة تدوير بلاستيكية بديلة موفرة للطاقة" .
"لقد ثبت أن المحفز الحيوي الذي تم تطويره الآن في لايبزيغ فعال للغاية في التحلل السريع لتعبئة أغذية PET المستخدمة ومناسب للاستخدام في عملية إعادة التدوير الصديقة للبيئة حيث يمكن إنتاج بلاستيك جديد من منتجات التحلل."
لسوء الحظ ، لا يستطيع PHL7 ولا LCC تحلل مواد بلاستيكية PET بدرجة تبلور أعلى (بنية جزيئية أكثر تنظيماً) ، مثل تلك المستخدمة في بعض الزجاجات.
ولكن إذا تم إعطاء PHL7 علبة فواكه مصنوعة من بلاستيك البولي ايثيلين تيريفثالات ، فيمكنها تكسير النفايات في أقل من 24 ساعة.
والأفضل من ذلك ، أنه يمكن إعادة بناء المنتجات الثانوية لعملية إعادة التدوير هذه لإنشاء حاويات بلاستيكية جديدة.
احتمالات إعادة التدوير هائلة. كل عام ، يتم إنتاج أكثر من 82 مليون طن متري من PET في جميع أنحاء العالم ، ويتم إعادة تدوير نسبة صغيرة فقط في بلاستيك جديد.
حتى عندما يتم إرسال منتج بلاستيكي إلى مصنع إعادة التدوير ، فإن عملية صهره وخلق شيء جديد تتطلب طاقة عالية ومكلفة.
من ناحية أخرى ، يمكن أن تساعد إعادة التدوير البيولوجي في إنشاء اقتصاد بلاستيك دائري رخيص وفعال. على مدى السنوات القليلة الماضية ، كان العلماء يتسابقون لتطوير بكتيريا آكلة للبلاستيك لهذا الغرض بالذات.
يبرز PHL7 عن المرشحين الآخرين الذين تم العثور عليهم حتى الآن. يبدو أن الطريقة التي يتفكك بها PET بسرعة تتوقف على لبنة بناء واحدة في الحمض النووي الخاص به.
في مكان معين في تسلسل الأحماض الأمينية ، يحمل PHL7 الليوسين حيث تحمل الإنزيمات الأخرى بقايا فينيل ألانين. في الماضي ، تم ربط الليوسين في هذا الموضع بربط البوليمرات بالإنزيمات.
عندما استبدل الباحثون في ألمانيا فينيل ألانين باللوسين في إنزيم آخر ، أصبح الكائن الحي أسرع في تكسير البلاستيك. في الواقع ، كانت كفاءتها على قدم المساواة مع PHL7.
بالمقارنة مع إنزيمات LLC ، كان إنزيم PHL7 قادرًا أيضًا على الارتباط بمزيد من البوليمرات في المختبر.
كتب المؤلفون: "تشير هذه النتائج إلى أن استبدال فينيل ألانين / ليوسين يمكن أن يكون مسؤولًا جزئيًا عن التغييرات في مساهمات الطاقة الرابطة لكل بقايا في PHL7" .
PHL7 ليس سريعًا فقط ، فهذا الإنزيم لا يتطلب أي معالجة مسبقة قبل أن يحفر داخله. وسوف يأكل البلاستيك دون طحن أو ذوبان.
لا يجب أن تعتمد عملية إعادة تجميع المنتجات الثانوية معًا مرة أخرى على البتروكيماويات.
"وهكذا ،" يستنتج المؤلفون ، "من خلال استخدام إنزيمات قوية مثل PHL7 ، من الممكن إعادة تدوير عبوات PET الحرارية بعد الاستهلاك مباشرةً في عملية حلقة مغلقة ذات بصمة كربونية منخفضة وبدون استخدام البتروكيماويات ، وتحقيق إعادة تدوير مستدامة عملية مجرى مهم لنفايات البلاستيك PET ".
بالنظر إلى الحالة الرهيبة للتلوث البلاستيكي في جميع أنحاء العالم ، يبدو هذا وكأنه حلم. يعمل فريق الباحثين في جامعة لايبزيغ الآن على نموذج أولي.