Najbolj izurjen sovražnik plastike

Skupina raziskovalk in raziskovalcev Univerze v Toulousu je prejšnji teden objavila članek v reviji Nature, v katerem lahko beremo o razvoju doslej najbolj učinkovitega encima za razgradnjo plastike na osnovne gradnike. 

Po uradnih poročilih naj bi svetovna letna proizvodnja plastike znašala okoli 359 milijonov ton. Od tega 150 do 200 milijonov ton pristane na raznih odlagališčih ali kje drugje v naravi. Poleg tega je veliko plastike uporabljene v tekstilni industriji in za proizvodnjo embalaže, tako pa postane velik vir mikroplastike, ki jo zelo težko odstranimo iz okolja.

Polietilen tereftalat, bolj poznan pod kratico PET, je najpogosteje proizvedena polietilenska plastika. Letno je kar 70 milijonov ton porabijo za proizvodnjo tekstila in embalaže. Najpogosteje se PET reciklira s termomehanskimi procesi, vendar pri tem izgubi veliko večino mehanskih lastnosti in posledično uporabne vrednosti. Zaradi tega pogosto ne uporabljajo recikliranega produkta in torej zmeraj znova sintetizirajo nov PET, kar vodi v začaran krog akumulacije.

PET je polimer tereftalne kisline, ki je sestavljena iz aromatskega obroča, na katerega sta vezani dve karboksilni skupini. Prav zaradi velike vsebnosti aromatskih obročev ima polimer zelo rigidno strukturo, ki jo je težko razgraditi. Narava je razvila zelo učinkovite sisteme za tarčni napad na vezi, ki preko kisikov povezujejo prav monomere PET med sabo in jih tako sprostijo. Pravimo jim hidrolaze.

Raziskovalna skupina je uporabila encime hidrolaze. Te sodelujejo pri kemijskem procesu hidrolize, pri katerem s pomočjo molekule vode pride do cepitve kovalentne vezi. Hidrolaz je v naravi ogromno, a te niso najbolj učinkovite za razgradnjo sintetičnega PET. Prav zaradi tega so se raziskovalke in raziskovalci odločili, da bodo naravnim encimom pomagali pri učinkovitejši izvedbi procesa hidrolize z uvedbo nekaj manjših modifikacij na nivoju aminokislin, gradnikov encimov.

Potem ko so ugotovili, da je hidrolaza iz bakterije Ideonella sakaiensis hidrolaza z najvišjo aktivnostjo, so to izbrali za nadaljne poskuse. Pripravili so knjižnico encimov, tako da so na enajstih mestih, ključnih za aktivnost hidrolaze in njeno vezavo na substrat, uvedli serijo mutacij. Tako so dobili knjižnico 209 variant. Da bi ustvarili čim bolj učinkovito obliko encima, so želeli izboljšati tako termostabilnost kot aktivnost izvornega proteina. Izvedli so serijo testov, s katerimi so postopoma izločili kandidate, dokler ni ostal najboljši.

Z izbrano hidrolazo so izvedli test učinkovitosti, pri katerem so, skupaj z drugimi splošnimi tehnikami predelave in reciklaže plastike, dosegli 99,8 % očiščenje tereftalne kisline. S to kislino so uspešno proizvedli nov PET, ki je imel primerljive lastnosti s tistim, izdelanim iz nafte.

Kot ponavadi prav vse zeleno pozdravlja Dunia.