این آنزیم پلاستیک را در 24 ساعت تجزیه می کند

زباله های پلاستیکی یکی از مهمترین معضلات جهان امروزی محسوب می شود و در این میان عدم تجذیه پذیری پلاستیک، مانعی جدی محسوب می شود. به تازگی پژوهشگران موفق به کشف نوعی آنزیم شدند که پلاستیک را به سرعت تجزیه می کند.

به گزارش سیناپرس، ایده استقرار آنزیم‌ ها برای تجزیه زباله ‌های پلاستیکی توسط تیمی از دانشمندان مطرح شده و مطالعات جدید این حوزه، یک گام دیگر به جلو را نشان می دهد.

به تازگی پژوهشگران با استفاده از یادگیری ماشینی موفق به شناسایی و مهندسی آنزیمی شدند که برخی از اشکال پلاستیک را تنها در ۲۴ ساعت تجزیه می کند. این آنزیم می تواند در مقیاس گسترده مورد استفاده قرار داشته باشد.

دانشمندان بیش از یک دهه است که در حال بررسی پتانسیل آنزیم‌ها برای کمک به بازیافت پلاستیک بوده‌اند، اما در حدود شش سال گذشته پیشرفت ‌های چشمگیری داشته ‌اند. در سال ۲۰۱۶، محققان ژاپنی یک باکتری را کشف کردند که از آنزیم هایی برای تجزیه پلاستیک های PET در چند هفته استفاده می کرد.

بررسی های بعدی نشان داد یک نسخه مهندسی شده از این آنزیم ها، به نام PETase، عملکرد تجزیه پلاستیک را بهبود بخشید و در سال ۲۰۲۰ شاهد بودیم که دانشمندان نسخه ای حتی قدرتمندتر را توسعه دادند که پلاستیک های PET را با سرعت شش برابر هضم می کردند.

در این راستا تیمی از محققان در دانشگاه تگزاس تصمیم گرفتند تا برخی از کاستی ‌های این آنزیم‌ ها را برطرف کنند.به گزارش سیناپرس؛ به گفته دانشمندان، کاربرد این فناوری به دلیل ناتوانی در عملکرد خوب در دماهای پایین و محدوده‌های pH مختلف، عدم اثربخشی مستقیم در مقابله با زباله‌های پلاستیکی تصفیه‌ نشده و سرعت واکنش کند، متوقف شده است.

به گزارش سیناپرس، برای حل این مشکلات، تیم پژوهشی فوق، یک مدل یادگیری ماشینی را توسعه دادند که می ‌توانست پیش ‌بینی کند کدام جهش در آنزیم PETase این قابلیت‌ها را به آن می‌ دهد. این موضوع شامل مطالعه دقیق طیف وسیعی از محصولات پلاستیکی PET، از جمله ظروف، بطری ‌های آب و الیاف و سپس استفاده از مدل برای طراحی و مهندسی آنزیمی جدید و بهبود یافته به نام FAST-PETase بود.

این آنزیم در تجزیه پلاستیک های PET در دماهای بین ۳۰ تا ۵۰ درجه سانتیگراد و در محدوده سطوح pH بسیار موفق است. آنزیم فوق توانست تقریباً به طور کامل ۵۱ محصول مختلف PET را در عرض یک هفته تجزیه کند و در برخی آزمایش ‌ها پلاستیک‌ ها را در کمتر از ۲۴ ساعت تجزیه کرد. در

دانشمندان همچنین یک فرآیند بازیافت PET حلقه بسته را نشان دادند که در آن از FAST-PETase برای تجزیه پلاستیک ها و سپس مونومرهای بازیافت شده برای بازسازی شیمیایی مواد استفاده شد.

به گزارش سیناپرس، هال آلپر، نویسنده این مطالعه، درباره موضوع فوق گفت: هنگامی که برنامه های پاکسازی محیط را در نظر می گیریم، به آنزیمی نیاز دارید که بتواند در دمای محیط در محیط کار کند. با توانایی تجزیه سریع زباله های پلاستیکی پس از مصرف در دماهای پایین، محققان بر این باورند که آنها به روشی دست یافته اند که قابل حمل، مقرون به صرفه و قابل استفاده در مقیاس صنعتی است. آنها حق ثبت اختراع این فناوری را به ثبت رسانده اند و امیدوارند شاهد استفاده از آن در محل های دفن زباله و مناطق آلوده باشند.

شرح کامل این پژوهش و یافته های به دست آمده از آن در آخرین شماره مجله تخصصی Nature منتشر شده است.

مترجم: نیروانا محمدحسینی
منبع: newatlas