Одна из удивительных особенностей нашей вселенной заключается в том, что ничто не пропадает даром. Например, вы - невероятный шедевр, которым вы являетесь - состоите из мусора, взорвавшегося сверхновой. В каждом уголке и трещинке космоса вселенная реорганизуется и используется повторно. Это Великий Переработчик.
Эта планета перерабатывает все - воду, углерод, питательные вещества всех видов. Итак, само собой разумеющееся, что мы действительно хорошо перерабатываем мусор здесь, на Земле. Но мы, люди, всего лишь так себе переработчики. Возьмем, к примеру, пластик: мы проделываем большую работу по раскопкам древних месторождений углерода, чтобы производить материал - вроде как перерабатывать! - но с 1940-х годов мы произвели ошеломляющее количество материала, который, вероятно, веками будет висеть в окружающей среде, убивая диких животных и выделяя токсичные химические вещества. Обычно перерабатывается менее 10% этого количества.
В 2016 году японская исследовательская группа обнаружила бактерию (Ideonella sakaiensis), которая вторглась в переработку пластика там, где люди не справились. Поли(этилентерефталат) (ПЭТ) пластмассы повсюду - особенно в пластиковых бутылках из-под газировки и воды - и связи, которые удерживают их вместе, очень прочны, поэтому было в некотором роде неожиданностью, когда колония этих бактерий была обнаружена в японском свалка.
В выпуске журнала Proceedings of the National Academy of Sciences от 17 апреля 2018 года международная группа исследователей сообщила о ферменте, известном как ПЭТаза, продуцируемом этими бактериями. Они обнаружили, что фермент ПЭТаза переваривает ПЭТ. Однако ПЭТаза - это только часть уравнения. Исследователям также необходимо было понять структуру второго фермента, MHETase.
Именно здесь на помощь приходят биохимик и структурный биолог доктор Герт Вебер и его команда из совместной исследовательской группы по кристаллографии белков Центра Гельмгольца в Берлине и Свободного университета Берлина. Вебер и его команда определили, что MHETase не только связывается с ПЭТ, но и разлагает его. Их выводы были опубликованы в журнале Nature Communications за апрель 2019 года.
Мы поговорили с Вебером по электронной почте, и он объяснил, как это происходит: «Оба [ПЭТаза и MHET] принадлежат к классу ферментов, называемых гидролазами. которые нам нужны для повторного синтеза полимера, высвобождаются», - объясняет он.
" ПЭТаза вдвое меньше МГЕТазы и расщепляет полимер (ПЭТ) на более мелкие части, называемые МГЭТ (который состоит из двух строительных блоков ПЭТ, этиленгликоля и терефталевой кислоты). Затем МГЕТаза расщепляет МГЭТ. чтобы получить те самые два вещества, которые необходимы для нового цикла синтеза полимеров, этиленгликоль и терефталевую кислоту», - добавляет он
И что это значит? Эти два бактериальных фермента специфически разлагают ПЭТ-пластик. Похоже, они потенциально могут стать решением проблемы огромных отходов на Земле, верно? Не так быстро, говорит Вебер. Проблема в том, что они медленные и неэффективные. «Оба фермента происходят из бактерий», - говорит он. Поскольку ПЭТ всего около 75 лет, оба фермента претерпели быструю эволюцию и далеки от совершенства.
Вебер говорит, что, по его мнению, ферменты, поедающие пластик, в конечном итоге улучшатся, чтобы они могли работать в той или иной степени в окружающей среде. Но это будет ограничено. «Традиционные методы переработки ПЭТ (который составляет около 18% всех пластиков) имеют много недостатков», - объясняет он. «Требуется интенсивная предварительная сортировка, они энергоемки и в значительной степени зависят от сырой нефти [для создания]. Ферменты, такие как ПЭТаза и МГЕТаза, расщепляют ПЭТ на его строительные блоки, которые затем можно очистить. Эти чистые строительные блоки могут затем может быть использован для нового цикла синтеза ПЭТ. Это может быть сделано в течение неограниченного количества циклов, с минимальными потерями углерода, требует небольшого количества энергии и почти не требует потребления сырой нефти."
По сути, если это сработает, это может создать замкнутый цикл производства и переработки ПЭТ-пластика, который будет абсолютно устойчивым. Но не все новости хорошие.
«В окружающей среде пластмассы либо уже утилизируются в фрагментированной форме, либо [они] фрагментируются со временем (микропластики)», - говорит Гербер. «Чем меньше фрагменты, тем труднее их удалить из окружающей среды. Распространение и фрагментация пластика слишком распространены, чтобы с ними можно было бороться какими-либо мерами. Вполне возможно, что природа (как видно из PETase и MHETase) все еще находит решения. к другим типам полимеров с другими ферментами». Его совет: как можно скорее прекратить производство ПЭТ-пластика.
Эта история является частью программы Covering Climate Now, глобального сотрудничества более 250 новостных агентств, направленного на усиление освещения климатической истории.
Это удручает
Мы, люди, покупаем 1 миллион пластиковых бутылок каждую минуту.