Одна из удивительных особенностей нашей Вселенной заключается в том, что на самом деле ничего не пропадает зря. Например, вы - невероятный шедевр, которым вы являетесь, - случайно состоите из мусора, взорвавшегося сверхновой. В каждом укромном уголке космоса вселенная реорганизуется и повторно используется. Это Великий переработчик.
Эта планета перерабатывает все - воду, углерод, всевозможные питательные вещества. Итак, понятно, что мы действительно хорошо перерабатываем вещи здесь, на Земле. Но мы, люди, только так себе переработчики. Возьмем, к примеру, пластик : мы делаем огромную работу по раскопкам древних отложений углерода , чтобы производить этот материал - вроде как переработка! - но с 1940-х годов мы производим ошеломляющее количество материала, который, вероятно, будет висеть в окружающей среде веками, убивая диких животных и вымывая токсичные химические вещества . Менее 10 процентов из них обычно перерабатывается.
В 2016 году японская группа исследователей обнаружила бактерии ( Ideonella sakaiensis ), которые вторгаются в переработку пластика, где люди терпят неудачу. Поли (этилентерефталат) (ПЭТ) пластик повсюду - особенно в пластиковых бутылках с газировкой и водой - и скрепляющие его связи очень прочные, поэтому было неожиданно, когда колония этих бактерий была обнаружена у японца. свалка.
В выпуске журнала Proceedings of the National Academy of Sciences от 17 апреля 2018 года международная группа исследователей сообщила о ферменте, известном как ПЭТаза, вырабатываемом этими бактериями. Они обнаружили, что фермент ПЭТаза переваривает ПЭТ. Однако ПЭТаза - это только часть уравнения. Исследователям также необходимо было понять структуру второго фермента, MHETase.
Именно здесь на помощь приходят биохимик и структурный биолог доктор Герт Вебер и его команда из совместной исследовательской группы белковой кристаллографии в Центре им. Гельмгольца и Свободном университете Берлина. Вебер и его команда определили, что MHETase не только связывается с ПЭТ, но и разлагает его. . Их результаты были опубликованы в апрельском выпуске журнала Nature Communications за 2019 год .
Мы поговорили с Вебером по электронной почте, и он объяснил, как это происходит: «Оба [ПЭТаза и MHET] принадлежат к классу ферментов, называемых гидролазами. Они разрушают сложноэфирные связи обычно используемого пластикового ПЭТ, так что строительные блоки, которые нам нужны для "повторно синтезируются полимеры", - поясняет он.
«ПЭТаза составляет только половину размера МНЕТазы и расщепляет полимер (ПЭТ) на более мелкие кусочки, называемые MHET (который состоит из двух строительных блоков ПЭТ, этиленгликоля и терефталевой кислоты). Затем MHETase расщепляет MHET, чтобы получить те самые два вещества, необходимые для нового витка синтеза полимеров, этиленгликоль и терефталевая кислота », - добавляет он.
Так что это значит? Эти два бактериальных фермента разрушают полиэтилентерефталат. Похоже, они потенциально могут быть решением огромной проблемы земных отходов, не так ли? «Не так быстро», - говорит Вебер. Проблема в том, что они медленные и неэффективные. «Оба фермента происходят от бактерий», - говорит он. Поскольку ПЭТ всего около 75 лет, оба фермента претерпели стремительную эволюцию и далеки от совершенства.
Вебер говорит, что, по его мнению, энзимы, поедающие пластик, в конечном итоге улучшатся, чтобы они могли работать в некоторой среде окружающей среды. Но это будет ограничено. «Традиционные методы переработки ПЭТ (на долю которого приходится около 18% всех пластмасс) имеют много недостатков», - поясняет он. «Требуется интенсивная предварительная сортировка, они энергоемки и в значительной степени полагаются на сырую нефть [для создания]. Ферменты, такие как ПЭТаза и МНЕТаза, расщепляют ПЭТ на его строительные блоки, которые затем могут быть очищены ... Эти чистые строительные блоки ... затем могут быть использованы для нового цикла синтеза ПЭТ. Это можно делать в течение неограниченного числа циклов с минимальными потерями углерода, потребляя небольшое количество энергии и почти не расходуя сырую нефть ».
По сути, если это сработает, это может создать полностью устойчивый замкнутый цикл производства и восстановления полиэтилентерефталата. Но новости не все хорошие.
«В окружающей среде пластик либо уже утилизируется в фрагментированной форме, либо [они] фрагментируются с течением времени (микропластик)», - говорит Гербер. «Чем меньше фрагменты, тем труднее удалить их из окружающей среды. Распространение и фрагментация пластмасс слишком широко распространены, чтобы решить эту проблему какими-либо мерами. Вполне возможно, что природа (как видно на примере ПЭТазы и МНЕТазы) все еще находит решения к другим типам полимеров с другими ферментами ». Его совет: как можно скорее прекратите производство полиэтилентерефталата.
Эта статья является частью проекта «Покрытие климата сейчас», глобального сотрудничества более чем 250 новостных агентств, направленного на усиление освещения истории о климате.
Теперь это удручает
Мы, люди, каждую минуту покупаем 1 миллион пластиковых бутылок .
