Wetenschappers hebben opnieuw een nieuwe manier van plasticdecompositie aangekondigd

2024 Auteur: Seth Attwood | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2023-12-16 16:13

Wetenschappers hebben per ongeluk een stof gevonden die plastic in een paar dagen afbreekt. Ze zijn van plan hun inspanningen te richten op verdere verbeteringen - ze hebben al ideeën om de ontbinding met een factor 100 te versnellen.

Wetenschappers hebben een enzym gemaakt dat plastic kan vernietigen, en het werkt vooral goed met plastic flessen. Deze prestatie helpt bij het aanpakken van de enorme hoeveelheid plastic die de planeet vervuilt. Ze rapporteerden de resultaten in het tijdschrift Proceedings van de National Academy of Sciences.

In 2016 werden op een stortplaats in Japan bacteriën gevonden die plastic kunnen absorberen. Het proces, dat meestal eeuwen duurt, kostte hen een paar dagen. Nu zijn wetenschappers erin geslaagd om de structuur van het enzym dat ze hiervoor gebruiken te bepalen en te synthetiseren. Toen het team het enzym testte, bleek het zelfs beter om te gaan met het polyethyleentereftalaat (PET) dat in drankflessen wordt gebruikt dan het origineel.

“Het bleek dat we het enzym verbeterden. We waren een beetje geschrokken”, zegt professor John McGehan van de University of Portsmouth in het VK. "Dit is een echte ontdekking."

Daarmee hopen de onderzoekers het te kunnen verbeteren, waardoor het nog sneller werkt.

“We hopen dit enzym te gebruiken om plastic af te breken tot zijn bestanddelen en die vervolgens opnieuw te gebruiken om plastic te maken. Dit betekent dat er geen olie meer wordt geproduceerd en dat de hoeveelheid plastic in het milieu kan worden verminderd”, merkt McGeehan op.

Elke minuut worden er wereldwijd ongeveer een miljoen plastic flessen verkocht. Slechts 14% daarvan wordt verwerkt. Veel van de rest komt in de oceanen terecht, vervuilt zelfs de meest afgelegen uithoeken, schaadt het leven in zee en - mogelijk - consumenten van zeevruchten.

"Het plastic is extreem goed bestand tegen degradatie", legt McGehan uit.

Tegenwoordig worden flessen die zijn gerecycled, gebruikt om ondoorzichtige vezels te produceren die materiaal worden voor kleding en tapijten. Maar dankzij het gebruik van een enzym kunnen ze worden gebruikt om nieuwe plastic flessen te maken, waardoor er niet meer plastic hoeft te worden geproduceerd.

"We moeten leven met het feit dat olie weinig kost, daarom is de productie van PET goedkoop", zei McGehan. "Het is voor fabrikanten gemakkelijker om meer plastic te maken dan te proberen het te recyclen."

Om te beginnen identificeerden de onderzoekers de structuur van een enzym dat wordt geproduceerd door bacteriën uit Japan. Hiervoor gebruikten ze de Diamond synchrotron, die in staat is om krachtige röntgenstralen te produceren, waardoor het mogelijk wordt om de structuur van individuele atomen te zien. Het enzym bleek vergelijkbaar te zijn met de bacterie die gewoonlijk wordt gebruikt om het natuurlijke polymeer cutine af te breken, de was die vaak de schil van de vrucht bedekt. De manipulatie van het enzym tijdens het bestuderen van zijn werk resulteerde per ongeluk in een verbetering van zijn vermogen om plastic af te breken.

"Het is een bescheiden verbetering van 20%, maar daar gaat het niet om", zegt McGehan. - Wat er is gebeurd, laat zien dat het enzym nog niet is geoptimaliseerd. Dit geeft ons de mogelijkheid om alle technologieën te gebruiken die in de loop der jaren zijn gebruikt bij de ontwikkeling van andere enzymen en een enzym te creëren dat ultrasnel werkt.”

Een van de mogelijke verbeteringen is om het enzym te transplanteren naar extremofiele bacteriën die bestand zijn tegen temperaturen boven 70 ° C - het smelt PET en in gesmolten vorm ontleedt het 10-100 keer sneller. Bepaalde schimmels kunnen ook bijdragen aan de afbraak van plastic, maar bacteriën zijn gemakkelijker in te zetten voor industriële doeleinden.

Bacteriën die zich momenteel in het milieu ontwikkelen, kunnen worden gebruikt om andere soorten plastic te doden, zei McGehan. Hoewel het meeste plastic in de oceaan zit, hopen de onderzoekers dat het mogelijk wordt om plastic-etende bacteriën naar deze puinhopen te transporteren.

"Ik denk dat dit een zeer interessant stuk werk is dat aantoont dat er potentieel is voor het gebruik van enzymen om het groeiende afvalprobleem te bestrijden", zegt chemicus Oliver Jones. "Enzymen zijn niet-toxisch, biologisch afbreekbaar en kunnen met behulp van micro-organismen in grote hoeveelheden worden verkregen."

Wasmotlarven kunnen concurreren met bacteriën - onlangs is aangetoond dat ze plastic in een indrukwekkend tempo kunnen opnemen. De ontdekking werd per ongeluk gedaan - een van de onderzoekers, Federica Bertochini, een amateur-imker, was bezig met het verwijderen van parasieten uit de honingraat van haar netelroos. Bertochini stopte de geëxtraheerde rupsen tijdelijk in een gewone vuilniszak en ontdekte na een tijdje dat er geen larven waren.

Bertochini, een onderzoeker aan het Spaanse Instituut voor Biogeneeskunde en Biotechnologie, raakte geïnteresseerd in het fenomeen en voerde een wetenschappelijk experiment uit met biochemici uit Cambridge. Ongeveer honderd larven werden genomen, in een gewone plastic zak die in een Britse winkel was gekocht, gedaan en gewacht tot de gaten zouden verschijnen. Het bleek dat honderd rupsen in 12 uur 92 mg polyethyleen kunnen verwerken.