นักวิทยาศาสตร์ได้ประกาศวิธีการย่อยสลายพลาสติกแบบใหม่อีกครั้ง

2024 ผู้เขียน: Seth Attwood | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2023-12-16 16:17

นักวิทยาศาสตร์บังเอิญพบสารที่ย่อยสลายพลาสติกได้ภายในเวลาไม่กี่วัน พวกเขาวางแผนที่จะมุ่งเน้นความพยายามของพวกเขาในการปรับปรุงเพิ่มเติม - พวกเขามีแนวคิดอยู่แล้วว่าจะเร่งการสลายตัว 100 เท่าได้อย่างไร

นักวิทยาศาสตร์ได้สร้างเอ็นไซม์ที่สามารถทำลายพลาสติก และทำงานได้ดีกับขวดพลาสติกโดยเฉพาะ ความสำเร็จนี้จะช่วยจัดการกับพลาสติกจำนวนมากที่ก่อให้เกิดมลพิษต่อโลก พวกเขารายงานผลการวิจัยในวารสาร Proceedings of the National Academy of Sciences

ในปี 2559 พบแบคทีเรียที่สามารถดูดซับพลาสติกได้ในหลุมฝังกลบในญี่ปุ่น กระบวนการซึ่งมักใช้เวลาหลายศตวรรษ ใช้เวลาสองสามวัน ตอนนี้นักวิทยาศาสตร์ได้จัดการเพื่อกำหนดโครงสร้างของเอนไซม์ที่พวกเขาใช้สำหรับสิ่งนี้และสังเคราะห์มัน เมื่อทีมทดสอบเอนไซม์ ปรากฏว่าสามารถจัดการกับโพลิเอทิลีนเทเรพทาเลต (PET) ที่ใช้ในขวดเครื่องดื่มได้ดียิ่งขึ้นกว่าเดิม

“ปรากฎว่าเราปรับปรุงเอนไซม์ เราตกใจเล็กน้อย” ศาสตราจารย์ John McGehan จากมหาวิทยาลัย Portsmouth ในสหราชอาณาจักรกล่าว "นี่คือการค้นพบที่แท้จริง"

ในการทำเช่นนั้น นักวิจัยหวังว่าพวกเขาจะสามารถปรับปรุง ทำให้มันทำงานได้เร็วยิ่งขึ้น

“เราหวังว่าจะใช้เอ็นไซม์นี้ในการย่อยสลายพลาสติกเป็นส่วนประกอบ แล้วนำกลับมาทำพลาสติกอีกครั้ง ซึ่งหมายความว่าจะไม่มีการผลิตน้ำมันอีกต่อไป และสามารถลดปริมาณพลาสติกในสิ่งแวดล้อมได้” แมคกีฮานกล่าว

ขวดพลาสติกขายได้กว่าล้านขวดทุกนาทีในโลก มีการประมวลผลเพียง 14% ส่วนที่เหลือจำนวนมากลงเอยในมหาสมุทร ก่อมลพิษแม้กระทั่งในมุมที่ห่างไกลที่สุด ทำอันตรายต่อสิ่งมีชีวิตในทะเล และ - ผู้บริโภคอาหารทะเลที่อาจเกิดขึ้นได้

McGehan อธิบาย พลาสติกมีความทนทานต่อการย่อยสลายอย่างมาก

ปัจจุบัน ขวดที่ผ่านการรีไซเคิลใช้ในการผลิตเส้นใยทึบแสงซึ่งกลายเป็นวัสดุสำหรับเสื้อผ้าและพรม แต่ด้วยการใช้เอ็นไซม์ทำให้สามารถใช้ทำขวดพลาสติกใหม่ได้ โดยไม่จำเป็นต้องผลิตพลาสติกเพิ่ม

McGehan กล่าวว่า "เราต้องอยู่กับความจริงที่ว่าน้ำมันมีต้นทุนเพียงเล็กน้อย ซึ่งเป็นสาเหตุที่ทำให้การผลิต PET มีราคาถูก" "ผู้ผลิตสามารถสร้างพลาสติกได้ง่ายกว่าการรีไซเคิล"

ในการเริ่มต้น นักวิจัยได้ระบุโครงสร้างของเอนไซม์ที่ผลิตโดยแบคทีเรียจากประเทศญี่ปุ่น ในการทำเช่นนี้ พวกเขาใช้ไดมอนด์ซินโครตรอน ซึ่งสามารถผลิตรังสีเอกซ์อันทรงพลัง ซึ่งทำให้สามารถมองเห็นโครงสร้างของอะตอมแต่ละตัวได้ พบว่าเอ็นไซม์คล้ายกับแบคทีเรียชนิดหนึ่งที่ใช้กันทั่วไปในการย่อยสลายโพลิเมอร์คิวติน ซึ่งเป็นแว็กซ์ที่มักปกคลุมผิวของผลไม้ การจัดการกับเอนไซม์ในขณะที่ศึกษาการทำงานของเอนไซม์โดยไม่ได้ตั้งใจส่งผลให้ความสามารถในการย่อยสลายพลาสติกดีขึ้น

“มันเป็นการปรับปรุงเล็กน้อย 20% แต่นั่นไม่ใช่ประเด็น” McGehan กล่าว - สิ่งที่เกิดขึ้นแสดงให้เห็นว่าเอ็นไซม์ยังไม่ได้รับการปรับให้เหมาะสม สิ่งนี้ทำให้เรามีโอกาสใช้เทคโนโลยีทั้งหมดที่ใช้ในการพัฒนาเอนไซม์อื่น ๆ ในช่วงหลายปีที่ผ่านมาและสร้างเอนไซม์ที่ทำงานเร็วมาก”

หนึ่งในการปรับปรุงที่เป็นไปได้คือการปลูกถ่ายเอ็นไซม์ไปยังแบคทีเรียหัวรุนแรงที่สามารถทนต่ออุณหภูมิที่สูงกว่า 70 ° C โดยทำให้ PET ละลาย และเมื่อหลอมละลายจะสลายตัวเร็วขึ้น 10-100 เท่า เชื้อราบางชนิดสามารถนำไปสู่การย่อยสลายของพลาสติกได้ แต่แบคทีเรียนั้นง่ายต่อการใช้งานเพื่อวัตถุประสงค์ทางอุตสาหกรรม

McGehan กล่าวว่าแบคทีเรียที่กำลังพัฒนาในสิ่งแวดล้อมสามารถนำมาใช้เพื่อฆ่าพลาสติกประเภทอื่นได้ แม้ว่าพลาสติกส่วนใหญ่จะอยู่ในมหาสมุทร แต่นักวิจัยหวังว่าจะสามารถขนส่งแบคทีเรียที่กินพลาสติกไปยังกองขยะเหล่านี้ได้

"ฉันคิดว่านี่เป็นงานที่น่าสนใจมากที่แสดงให้เห็นว่ามีศักยภาพในการใช้เอ็นไซม์เพื่อต่อสู้กับปัญหาขยะที่เพิ่มขึ้น" โอลิเวอร์ โจนส์ นักเคมีกล่าว "เอ็นไซม์ไม่เป็นพิษ ย่อยสลายได้ทางชีวภาพ และสามารถหาได้จากจุลินทรีย์ในปริมาณมาก"

ตัวอ่อนมอดของขี้ผึ้งสามารถแข่งขันกับแบคทีเรียได้ เมื่อเร็ว ๆ นี้ได้มีการแสดงให้เห็นว่าสามารถดูดซับพลาสติกได้ในอัตราที่น่าประทับใจ การค้นพบนี้เกิดขึ้นโดยบังเอิญ - หนึ่งในนักวิจัย Federica Bertochini ซึ่งเป็นคนเลี้ยงผึ้งสมัครเล่นมีส่วนร่วมในการกำจัดปรสิตออกจากรังผึ้งของเธอ Bertochini ใส่หนอนผีเสื้อที่แยกออกมาชั่วคราวในถุงขยะธรรมดาและหลังจากนั้นไม่นานก็พบว่าไม่มีตัวอ่อน

Bertochini นักวิจัยจากสถาบันชีวการแพทย์และเทคโนโลยีชีวภาพแห่งสเปนเริ่มให้ความสนใจกับปรากฏการณ์นี้และได้ทำการทดลองทางวิทยาศาสตร์กับนักชีวเคมีจากเคมบริดจ์ ตัวอ่อนประมาณหนึ่งร้อยตัวถูกนำตัวไปวางไว้ในถุงพลาสติกธรรมดาที่ซื้อในร้านค้าในอังกฤษและรอให้รูปรากฏขึ้น เมื่อมันปรากฏออกมา หนอนผีเสื้อร้อยตัวสามารถจัดการกับโพลิเอทิลีน 92 มก. ได้ภายใน 12 ชั่วโมง