04 May Shkencëtarët krijojnë një enzimë të re që “ushqehet” me plastikë

Mbetjet plastike përbëjnë një sfidë ekologjike dhe degradimi enzimatik ofron një rrugë, potencialisht të gjelbër dhe të shkallëzuar, për riciklimin e mbetjeve të poliesterëve. Polietileni tereftalati (PET) përbën 12% të mbetjeve të ngurta globale dhe një ekonomi ciklike e karbonit për PET është teorikisht e arritshme nëpërmjet depolimerizimit të shpejtë enzimatik, i ndjekur nga ripolimerizimi ose konvertimi/valorizimi në produkte të tjera. Aplikimi i enzimave natyrore të quajtura hidrolaza PET, megjithatë, është penguar nga mungesa e qëndrueshmërisë së tyre ndaj pH dhe intervaleve të temperaturës, ritmet e ngadalta të reagimit dhe pamundësia për të përdorur drejtpërdrejt plastikën e patrajtuar pas konsumit. Në kërkimin e ri, një ekip shkencëtarësh në Universitetin e Teksasit në Austin përdori një algoritëm të mësimit të makinerive të bazuar në strukturë për të krijuar një enzimë të fuqishme dhe aktive: FAST-PETase (PETase funksionale, aktive, e qëndrueshme dhe tolerante).

“Mundësitë janë të pafundme në të gjithë industritë për të shfrytëzuar këtë proces riciklimi të avancuar,” tha profesori Hal Alper, një studiues në Departamentin e Inxhinierisë Kimike McKetta në Universitetin e Teksasit në Austin.

“Përtej industrisë së dukshme të menaxhimit të mbetjeve, kjo gjithashtu u ofron koorporatave nga çdo sektor mundësinë për të marrë drejtimin në riciklimin e produkteve të tyre.”

“Përmes këtyre qasjeve më të qëndrueshme të enzimës, ne mund të fillojmë të parashikojmë një ekonomi në zhvillim me qasje në industrinë plastike.”

Profesor Alper dhe kolegët u fokusuan në PET, një polimer i rëndësishëm që gjendet në shumicën e paketimeve të konsumatorit, duke përfshirë kontejnerët e biskotave, shishet e gazuara, paketimin e frutave dhe sallatave, si dhe disa fibra dhe tekstile. Ajo përbën 12% të të gjitha mbetjeve globale.

Enzima ishte në gjendje të përfundonte një proces ciklik të zbërthimit të plastikës në pjesë më të vogla (depolimerizimi) dhe më pas bashkimit kimik të saj përsëri (ripolimerizimi).

Në disa raste, këto plastikë mund të zbërthehen plotësisht në monomerë në vetëm 24 orë.

Studiuesit përdorën një model të mësimit të makinës për të gjeneruar mutacione të reja në PETases që lejon bakteret të degradojnë plastikën PET.

Modeli parashikon se cilat mutacione në këto enzima do të përmbushnin qëllimin e depolimerizimit të shpejtë të plastikës së mbeturinave pas konsumit në temperatura të ulëta.

Nëpërmjet këtij procesi, i cili përfshinte studimin e 51 kontejnerëve të ndryshëm plastikë pas konsumit, pesë fibrave dhe pëlhurave të ndryshme poliesteri dhe shisheve të ujit, të gjitha të bëra nga PET, autorët vërtetuan efektivitetin e enzimës, të cilën ata e quajnë FAST-PETase.

“Kjo punë vërtet tregon fuqinë e bashkimit të disiplinave të ndryshme, nga biologjia sintetike tek inxhinieria kimike te inteligjenca artificiale,” tha profesori Andrew Ellington, një studiues në Departamentin e Bioshkencave Molekulare në Universitetin e Teksasit në Austin.