تجزیه بطری‌های پلاستیکی با آنزیم

'پی‌ای تی' یک ماده پلاستیکی قوی است که در ساخت بطری‌ها به کار می‌رود و تجزیه آن در محیط صد‌ها سال طول می‌کشد. اما آنزیم اصلاح شده موسوم به 'پی تی‌ای ایز' می‌تواند تجزیه 'پی تی ای' را ظرف فقط چند روز شروع کند.

این موفقیت می‌تواند به انقلابی در فرآیند بازیافت منجر شود. این آنزیم در ژاپن کشف شد و باکتری‌های 'خورنده' این نوع پلاستیک آن را تولید می‌کنند. محققان ژاپنی در سال ۲۰۱۶ گزارش دادند که یک خانواده از باکتری را در رسوبات به جا مانده در یک محوطه بازیافت بطری در شهر بندری ساکای ژاپن یافته اند.

دانشمندان دانشگاه پورتسموث در انگلیس و آزمایشگاه ملی انرژی تجدید پذیر وزارت انرژی آمریکا در یک تحقیق جدید، تصمیم گرفتند تا محور تمرکز خود را بر روی این باکتری که به طور طبیعی به وجود می‌آید، متمرکز کنند.

به نظر می‌رسد این باکتری که به ایدیونلا ساکینسیس ' Ideonella sakaiensis' معروف است به طور انحصاری یک نوع پلاستیک را به نام 'پلی اتیلن ترفتالات' (PET) که به اندازه زیادی در ساخت بطری‌های پلاستیکی استفاده می‌شود، تجزیه می‌کند.

هدف محققان در این تحقیق جدید این بود که با بررسی ساختار این باکتری نحوه فعالیت یکی از آنزیم‌های آن به نام PETase را دریابند.

این گروه بین المللی سپس این آنزیم را بررسی کردند تا نحوه تکامل آن را دریابند، اما آزمایش‌های انجام شده نشان داد که آن‌ها بطور تصادفی این مولکول را برای تجزیه PET تقویت کرده اند.

در مقاله‌ای در ارتباط با این تحقیق که در مجله Proceedings of the National Academy of Sciences منتشر شد، آمده است که محققان در این تحقیق بطور تصادفی یک گام جلوتر رفتند و آنزیمی مهندسی کردند که بهتر پلاستیک‌های PET را تجزیه می‌کند.

محققان با استفاده از یک اشعه ایکس فوق قدرتمند که ۱۰ میلیون برابر درخشنده‌تر از خورشید است توانستند یک الگوی سه بعدی با وضوح بسیار بالا از این آنزیم درست کنند.

محققان دانشگاه سوت فلوریدا و دانشگاه کامپیناس در برزیل الگو‌های رایانه‌ای درست کردند که نشان می‌دادند آنزیم PETase شبیه آنزیم دیگری به نام cutinase است که در قارچ‌ها و باکتری‌ها یافت می‌شود.

با این وجود یک قسمت PETase اندکی متفاوت بود و فرض محققان بر این بود که این قسمت باکتری را قادر به تجزیه پلاستیک انسان ساز می‌سازد؛ بنابراین آن‌ها قسمت فعال PETase را جهش دادند تا آن را بیشتر شبیه cutinase سازند و بطور غیرمنتظره‌ای متوجه شدند که این آنزیم جهش یافته در تجزیه PET بهتر از PETase طبیعی عمل می‌کند.

این آنزیم جهش یافته در عرض چند روز PET را تجزیه می‌کند که این زمان بسیار سریعتر از قرن‌ها تجزیه این پلاستیک در اقیانوس هاست. با این وجود محققان خوش بین هستند که این رویه می‌تواند تسریع شده و به یک رویه پایدار در مقیاس بزرگ تبدیل شود.

محققان همچنین امیدوارند که بتوانند از این آنزیم برای بازگرداندن پلاستیک به مواد اولیه آن استفاده کنند تا دوباره بتوانند این مواد را به پلاستیک تبدیل کنند. این کار بدان معنی است که دیگر به حفاری بیشتر نفت نیازی نخواهیم داشت و اساسا این آنزیم میزان پلاستیک را در محیط زیست کاهش می‌دهد.