მუტანტი ბაქტერიული ფერმენტი პლასტმასის ბოთლებს რამდენიმე საათში შლის

სამრეწველო ნარჩენების გადამუშავება არც ისეთი ადვილია, როგორც შეიძლება გეგონოთ. პლასტიკის ბოთლების მხოლოდ 30 პროცენტი იძენს მეორე სიცოცხლეს ახალი ბოთლების სახით და ისიც, ხშირად გაცილებით დაბალი ხარისხით. მკვლევართა ცნობით, მათ უკვე შეძლეს ინჟინერიის გზით ახალი ფერმენტის გამოყვანა, რომელსაც პლასტმასის 90 პროცენტის გადამუშავება და პირვანდელი მასალის მდგომარეობაში დაბრუნება შეუძლია. მუშაობა ახლა მასშტაბის გაზრდაზე მიმდინარეობს და სადემონსტრაციო საწარმოს გახსნა მომავალი წლისთვის არის დაგეგმილი.

„ეს გახლავთ წინ გადადგმული უზარმაზარი ნაბიჯი“, — ამბობს ჯონ მაკგიჰანი, რომელიც ამ კვლევაში ჩართული არ ყოფილა, მაგრამ არის პორტსმუთის უნივერსიტეტის ფერმენტების ინოვაციების ცენტრის ხელმძღვანელი.

პოლიეთილენტერეფტალატი (PET) მსოფლიოში ყველაზე მეტად გამოყენებადი პლასტმასია, რომელიც ყოველწლიურად 70 მილიონ ტონამდე იწარმოება. PET-ის ბოთლების გადამუშავება უკვე მრავალ ადგილას ხდება, მაგრამ ამჟამინდელ მეთოდებს თან ახლავს გარკვეული პრობლემები. მაგალითად, გადამამუშავებელი კომპანიები ერთად აგროვებენ ძალიან ბევრი სხვადასხვა ფერის პლასტიკას. შემდეგ მათ მაღალ ტემპერატურაზე ადნობენ, რის შედეგად მიიღება რუხი ან შავი ფერის მასალა, რომლის გამოყენებაც არც თუ ისე ბევრ კომპანიას სურს.

ამ მასალას ძირითადად ნოხებისა და სხვა დაბალი ხარისხის ბოჭკოს საწარმოებლად იყენებენ, საბოლოოდ კი ნაგავსაყრელზე ან ცეცხლში ხვდება.

ამ პრობლემის გადასაჭრელად, მეცნიერები მიკრობებში ეძებდნენ ფერმენტს, რომელიც PET-სა და სხვა პლასტიკას დაშლის. 2012 წელს, ოსაკის უნივერსიტეტის მკვლევრებმა ერთ-ერთი ასეთი ფერმენტი კომპოსტის გროვაში იპოვეს. ამ ფერმენტს ფოთლებიანი ტოტის კომპოსტის კუტინაზას (LLC) უწოდებენ და ჭრის ბმებს PET-ის ორ სამშენებლო ბლოკს შორის — ტერეფტალატსა და ეთილენგლიკოლს შორის. თუმცა, LLC, რომელიც რომელიც მცენარეების ფოთლების დამცავი საფარის დასაშლელად წარმოიქმნა, ნელა არღვევს მხოლოდ PET-ის ბმებსაც და მთლიანად შლის სულ რამდენიმე დღეში, 65°C ტემპერატურაზე, რომელზეც PET-ი დარბილებას იწყებს; ამ ფაქტორის გამო, ფერმენტი გაცილებით ადვილად ჯდება პოლიმერში, რათა მიაღწიოს ბმებს და რღვევაც დაიწყოს.

LLC ფრემენტის ინჟინერიის გზით შეცვლისათვის, პლასტიკის გადამამუშავებელი კომპანია Carbios-ის უფროსმა სამეცნიერო ოფიცერმა ალენ მარტიმ, მუშაობა დაიწყო ტულუზის უნივერსიტეტის ფერმენტების ინჟინერიის ექსპერტ ისაბელ ანდრესთან ერთად. პირველ რიგში მათ მოახდინეს ფერმენტის კრისტალური სტრუქტურის ანალიზი, გამოავლინეს საკვანძო ამინომჟავები იმ ადგილებში, სადაც ფერმენტი ეკვრის ქიმიურ მაკავშირებლებს PET-ის ტერეფტალატისა და ეთილენგლიკოლის ჯგუფებს შორის. გარდა ამისა, ისინი ასევე ეძებდნენ გზებს, რომ ფერმენტს თავის საქმიანობა მაღალ ტემპერატურაზეც შეესრულებინა.

ამის შემდეგ, მკვლევრებმა შექმნეს ასობით მუტანტი ფერმენტი, რომლებსაც შემბოჭველ ადგილებში შეუცვალეს ამინომჟავები და დაამატეს სითბოს მარეგულირებელი მჟავები. ამის შემდეგ, მასობრივად დაამზადეს მუტანტი ფერმენტები ბაქტერიებში და დააკვირდნენ, რამდენად ეფექტიანად დაშლიდნენ ისინი PET პლასტმასს. ამ პროცესის რამდენჯერმე გამეორების შემდეგ, მათ გამოარჩიეს მუტანტი ფერმენტები, რომლებიც PET0ის ბმების დაშლას 10 000-ჯერ უფრო ეფექტიანად ახდენდნენ, ვიდრე ბუნებრივი LLC ფერმენტი. გაირკვა ისიც, რომ ისინი შესანიშნავად მოქმედებდნენ 72°C-ზე, იმ ტემპერატურასთან ახლოს, რომელზეც PET პლასტმასი დნობას იწყებს.

ჯგუფმა აღმოაჩინა, რომ ფერმენტების გასატესტად შექმნილ პატარა რეაქტორში მათ 10 საათის განმავლობაში დაშალეს 200 გრამი PET-ის 90 პროცენტი. ამის შემდეგ, ახალი PET-ის შესაქმნელად მკვლევრებმა გამოიყენეს ფერმენტების მიერ გამომუშავებული ტერეფტალატი და ეთილენგლიკოლი; მიღებული მასალით კი დაამზადეს პლასტიკის ბოთლები, რომლებიც ისეთივე მტკიცე აღმოჩნდა, როგორც ჩვეულებრივი პლასტიკისგან დამზადების შემთხვევაში.

„ძალიან ამაღელვებელია. აშკარაა, რომ ეს პროცესი ეფექტიანად მუშაობს“, — ამბობს მაკგიჰანი.

მიუხედავად ამისა, ჯერჯრობით უცნობია, იქნება თუ არა ეს ყველაფერი ეკონომიკურად სარგებლიანი. მაკგიჰანის განცხადებით, უმთავრესი უპირატესობა ის არის, რომ სხვადასხვა სახისა და ფერის PET-ის ბოთლების ნარევისგან ფერმენტმა უპრობლემოდ წარმოქმნა სუფთა PET-ის სამშენებლო ბლოკები. ამისი მიზეზი კი ის არის, რომ ინჟინერიით გამოყვანილი ფერმენტი შლის მხოლოდ PET-ის კომპონენტების დამაკავშირებელ ბმებს, რომლებსაც საწყის ფორმაში აბრუნებს, ამ დროს კი ყურადღებას არ აქცევს ფერებს და ნარევში არსებულ სხვა სახის პლასტმასს.

კვლევის ავტორის, ალენ მარტის განცხადებით, კომპანია Carbios უკვე აშენებს სადემონსტრაციო ქარხანას, რომელიც წელიწადში ასობით ტონა PET პლასტმასს გადაამუშავებს. აღსანიშნავია, რომ მუტანტი ფერმენტი არ ამუშავებს სხვა სახის პლასმასებს, მათ შორის პოლიეთილენსა და პოლისტიროლს, რომელთა ბმებიც საკმაოდ ძნელი დასაშლელია. პროექტის წარმატების შემთხვევაში, შეიძლება მნიშვნელოვნად აღმოიფხვრას პლასტიკით დაბინძურების პრობლემა, რომელიც სულ უფრო და უფრო მწვავე გამოწვევა ხდება მსოფლიოსთვის.

კვლევა ჟურნალ Nature-ში გამოქვეყნდა.

Facebook Comments
%d bloggers like this: