მეცნიერებმა კიდევ ერთხელ გამოაცხადეს პლასტიკური დაშლის ახალი გზა

2024 ავტორი: Seth Attwood | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2023-12-16 16:09

მეცნიერებმა შემთხვევით აღმოაჩინეს ნივთიერება, რომელიც რამდენიმე დღეში ანადგურებს პლასტმასს. ისინი გეგმავენ თავიანთი ძალისხმევის ფოკუსირებას შემდგომ გაუმჯობესებაზე - მათ უკვე აქვთ იდეები, თუ როგორ დააჩქარონ დაშლა 100-ჯერ.

მეცნიერებმა შექმნეს ფერმენტი, რომელსაც შეუძლია პლასტმასის განადგურება და ის განსაკუთრებით კარგად მუშაობს პლასტმასის ბოთლებზე. ეს მიღწევა ხელს შეუწყობს პლასტმასის უზარმაზარ რაოდენობას, რომელიც პლანეტას აბინძურებს. მათ შედეგები გამოაქვეყნეს ჟურნალში Proceedings of the National Academy of Sciences.

2016 წელს იაპონიის ნაგავსაყრელზე აღმოაჩინეს ბაქტერიები, რომლებსაც შეუძლიათ პლასტმასის შთანთქმა. პროცესი, რომელსაც ჩვეულებრივ საუკუნეები სჭირდება, მათ რამდენიმე დღე დასჭირდა. ახლა მეცნიერებმა შეძლეს დაედგინათ ფერმენტის სტრუქტურა, რომელსაც იყენებენ ამისათვის და მოახდინეს მისი სინთეზი. როდესაც ჯგუფმა გამოსცადა ფერმენტი, აღმოჩნდა, რომ სასმელის ბოთლებში გამოყენებული პოლიეთილენის ტერეფტალატს (PET) უფრო კარგად უმკლავდება, ვიდრე ორიგინალი.

„აღმოჩნდა, რომ ფერმენტი გავაუმჯობესეთ. ჩვენ ცოტა შოკში ვიყავით,”- ამბობს პროფესორი ჯონ მაკგეანი დიდი ბრიტანეთის პორტსმუთის უნივერსიტეტიდან. "ეს ნამდვილი აღმოჩენაა."

ამით მკვლევარები იმედოვნებენ, რომ შეძლებენ მის გაუმჯობესებას, რაც კიდევ უფრო სწრაფად იმუშავებს.

„ჩვენ ვიმედოვნებთ, რომ ამ ფერმენტს გამოვიყენებთ პლასტმასის მის შემადგენელ კომპონენტებად დასაშლელად და შემდეგ კვლავ გამოვიყენებთ პლასტმასის დასამზადებლად. ეს ნიშნავს, რომ აღარ იქნება ნავთობის წარმოება და რომ პლასტმასის რაოდენობა შეიძლება შემცირდეს გარემოში“, - აღნიშნავს მაკგიჰანი.

მსოფლიოში ყოველ წუთს მილიონამდე პლასტმასის ბოთლი იყიდება. მათგან მხოლოდ 14% არის დამუშავებული. ბევრი დანარჩენი ოკეანეებში ხვდება, აბინძურებს ყველაზე შორეულ კუთხეებსაც კი, ზიანს აყენებს საზღვაო ცხოვრებას და - პოტენციურად - ზღვის პროდუქტების მომხმარებლებს.

„პლასტმასი უკიდურესად მდგრადია დეგრადაციის მიმართ“, განმარტავს მაკგეჰანი.

დღეს, გადამუშავებული ბოთლები გამოიყენება გაუმჭვირვალე ბოჭკოების დასამზადებლად, რომლებიც ხდება ტანსაცმლისა და ხალიჩების მასალა. მაგრამ ფერმენტის გამოყენების წყალობით, მათი გამოყენება შესაძლებელია ახალი პლასტმასის ბოთლების დასამზადებლად, რაც გამორიცხავს მეტი პლასტმასის წარმოების საჭიროებას.

”ჩვენ უნდა ვიცხოვროთ იმით, რომ ნავთობი ცოტა ღირს, რის გამოც PET წარმოება იაფია”, - თქვა მაკგეჰანმა. „მწარმოებლებისთვის უფრო ადვილია მეტი პლასტმასის შექმნა, ვიდრე მისი გადამუშავების მცდელობა“.

დასაწყისისთვის, მკვლევარებმა დაადგინეს იაპონური ბაქტერიების მიერ წარმოებული ფერმენტის სტრუქტურა. ამისათვის მათ გამოიყენეს Diamond-ის სინქროტრონი, რომელსაც შეუძლია ძლიერი რენტგენის სხივების გამომუშავება, რაც შესაძლებელს ხდის ცალკეული ატომების სტრუქტურის დანახვას. აღმოჩნდა, რომ ფერმენტი მსგავსია იმ ბაქტერიისა, რომელსაც ჩვეულებრივ იყენებენ ბუნებრივი პოლიმერული კუტინის დასაშლელად, ცვილი, რომელიც ხშირად ფარავს ნაყოფის კანს. ფერმენტის მანიპულირებამ მისი მუშაობის შესწავლისას უნებლიედ გამოიწვია პლასტმასის დაშლის უნარის გაუმჯობესება.

”ეს არის მოკრძალებული 20%-იანი გაუმჯობესება, მაგრამ ეს არ არის მთავარი”, - ამბობს მაკგეჰანი. - რაც მოხდა, აჩვენებს, რომ ფერმენტი ჯერ არ არის ოპტიმიზირებული. ეს გვაძლევს შესაძლებლობას გამოვიყენოთ ყველა ის ტექნოლოგია, რომელიც წლების განმავლობაში გამოიყენებოდა სხვა ფერმენტების შემუშავებაში და შევქმნათ ფერმენტი, რომელიც მუშაობს ულტრასწრაფად“.

ერთ-ერთი შესაძლო გაუმჯობესებაა ფერმენტის გადანერგვა ექსტრემოფილურ ბაქტერიებზე, რომლებსაც შეუძლიათ გაუძლოს 70 ° C-ზე ზევით ტემპერატურას - ის დნება PET-ს, ხოლო დნობის სახით 10-100-ჯერ უფრო სწრაფად იშლება. ზოგიერთ სოკოს ასევე შეუძლია ხელი შეუწყოს პლასტმასის დეგრადაციას, მაგრამ ბაქტერიების გამოყენება უფრო ადვილია სამრეწველო მიზნებისთვის.

ბაქტერიები, რომლებიც ამჟამად ვითარდება გარემოში, შეიძლება გამოყენებულ იქნას სხვა სახის პლასტმასის მოსაკლავად, თქვა მაკგეჰანმა. მიუხედავად იმისა, რომ პლასტმასის უმეტესი ნაწილი ოკეანეშია, მკვლევარები იმედოვნებენ, რომ შესაძლებელი იქნება პლასტმასის მჭამელი ბაქტერიების ტრანსპორტირება ამ ნამსხვრევების გროვაში.

”ვფიქრობ, ეს არის ძალიან საინტერესო ნაშრომი, რომელიც აჩვენებს, რომ არსებობს ფერმენტების გამოყენების პოტენციალი მზარდი ნარჩენების პრობლემასთან საბრძოლველად,” - თქვა ქიმიკოსმა ოლივერ ჯონსმა. ფერმენტები არატოქსიკურია, ბიოდეგრადირებადია და მათი მიღება შესაძლებელია დიდი რაოდენობით მიკროორგანიზმების დახმარებით.

ცვილის თიხის ლარვას შეუძლია კონკურენცია გაუწიოს ბაქტერიებს - ახლახან დადასტურდა, რომ მათ შთამბეჭდავი სიჩქარით შეუძლიათ პლასტმასის შთანთქმა. აღმოჩენა შემთხვევით გაკეთდა - ერთ-ერთი მკვლევარი, მოყვარული მეფუტკრე ფედერიკა ბერტოჩინი თავისი თაფლის თაფლიდან პარაზიტების მოცილებით იყო დაკავებული. ბერტოჩინიმ მოპოვებული ქიაყელები დროებით მოათავსა ჩვეულებრივ ნაგვის ტომარაში და ცოტა ხნის შემდეგ აღმოაჩინა, რომ ლარვები არ იყო.

ფენომენით ესპანეთის ბიომედიცინისა და ბიოტექნოლოგიის ინსტიტუტის მკვლევარი ბერტოჩინი დაინტერესდა და კემბრიჯელ ბიოქიმიკოსებთან სამეცნიერო ექსპერიმენტი ჩაატარა. ასამდე ლარვა აიღეს, მოათავსეს ბრიტანულ მაღაზიაში ნაყიდ ჩვეულებრივ პლასტმასის ჩანთაში და დაელოდნენ ხვრელების გამოჩენას. როგორც გაირკვა, ასი ქიაყელი 12 საათში 92 მგ პოლიეთილენს უმკლავდება.