31.05.2022

Утилизация пластика бактериями и ферментами

Громкая фраза о том, что планета задыхается от мусора, выглядит преувеличением только на первый взгляд. На самом деле, проблема избыточного образования и накопления мусора актуальна настолько, что по словам ответственных сотрудников ООН, стала кризисом планетарного масштаба.

Особенную опасность представляют собой отходы, с утилизацией которых природа справиться не в состоянии. Это в первую очередь всевозможные изделия из пластика. Мировой океан уже загрязнен пластиком настолько, в нем появляются целые острова из пластикового мусора и даже образовался настоящий «мусорный континент», потери от этого — от снижения объемов и качества вылова рыбы и получения других богатств морей и океанов - достигли уже 2,5 миллиардов долларов в год.

Сжигание пластиковых отходов не является решением проблемы, наоборот, только усугубляет ее — по подсчетам ученых, уже через 20 лет каждый пятая молекула углекислого газа будет поступать в атмосферу именно от выбросов мусоросжигательных заводов, утилизирующих пластик. А это усилит парниковый эффект.

Поэтому найти безопасный и экологически чистый способ утилизации пластикового мусора является одной из самых актуальных задач, стоящих сейчас перед человечеством. И над его поиском работают сейчас коллективы ученых из ведущих научных институтов всего мира.

В 2016 году группа ученых из Японии обнаружила бактерию, способную перерабатывать пластик с помощью выделяемого ею специального фермента. Такой процесс занимал несколько недель. В 2018 году уже американские ученые открыли более эффективную формулу фермента, названную ими ПЭТазой — так как фермент способен расщеплять полиэтилентерефталат, или ПЭТ — один из основных видов пластика. Из которого например отливают бутылки для воды и напитков. В 2020 году формула фермента была модифицирована, в итоге он стал разрушать ПЭТ в шесть раз быстрее исходного варианта ПЭТазы.

Настоящий прорыв произошел в первые месяцы 2022 года. Группой ученых из Великобритании и США был найден способ значительно модернизировать формулу ПЭТазы. Новый вариант фермента получил название фаст-ПЭТаза, или быстрая, ускоренная ПЭТаза, что неудивительно — ведь он способен разложить пластик всего за 24 часа! Статья об этом открытии вышла в апреле 2022 года в журнале Nature.

Вещество, которое обнаружили американские ученые из Техасского университета, способно расщепить 51 разновидность ПЭТ в различных температурных условиях и при разной кислотности окружающей среды.

Точную структуру фермента помогли разработать мощные суперкомпьютеры — было создано задание на просчет 19 000 вариантов химической формулы фермента, отличающихся друг от друга различными комбинациями аминокислот, и в итоге действительно нашли такой оптимальный вариант. Теперь человечество может смотреть в свое будущее с оптимизмом — по крайней мере, в вопросе утилизации огромных количеств уже накопленного пластикового мусора.