เอนไซม์กินพลาสติกนี้สามารถ ‘เติมพลัง’ การรีไซเคิลได้

ในภาพยนตร์เทคโนระทึกขวัญปี 1969 ของ Michael Crichton เรื่อง “The Andromeda Strain” จุลินทรีย์จากต่างดาววิวัฒนาการบนโลกเพื่อกินพลาสติก ทำให้เครื่องบินตกลงมาจากท้องฟ้าและแมวน้ำพลาสติกสลายตัว ภาพนี้ผุดขึ้นมาในหัวของฉันเมื่อฉันอ่านผลการศึกษาที่ตีพิมพ์ในนิตยสาร Nature เกี่ยวกับเอ็นไซม์ตัวใหม่ที่พัฒนาขึ้นที่มหาวิทยาลัยเท็กซัสในออสติน ซึ่งสามารถเคี้ยวและสลายพลาสติกได้ภายในเวลาไม่กี่ชั่วโมง

Treehugger ก่อนหน้านี้ครอบคลุมแบคทีเรียเช่น ไอดีโอเนลล่า ซาไกเอนซิสซึ่งสามารถย่อยพอลิเอทิลีนเทเรพทาเลต (PET) ที่เป็นขวดน้ำและโซดาได้ ผู้ร่วมให้ข้อมูลของ Treehugger Christine Lepisto อธิบายว่านักวิจัยชาวญี่ปุ่นพบสิ่งมีชีวิตดังกล่าวในโรงเก็บขยะพลาสติก “ซึ่งมี PET อยู่มากมายเพื่อความเพลิดเพลินในการรับประทานอาหารของจุลินทรีย์ใดๆ ที่สามารถทำลายอุปสรรคของเอนไซม์และเรียนรู้วิธีกินสิ่งนั้น” ปัญหาของแบคทีเรียญี่ปุ่นคือพวกมันกินจุ และเอ็นไซม์เพเทสนั้นช้าและเฉื่อยที่อุณหภูมิต่ำ


ภาพประกอบ 3 มิติของแบคทีเรียที่ย่อยสลายพลาสติก Ideonella sakaiensis

รูปภาพ Dr. Microbe / Getty


Hal Alper ศาสตราจารย์ที่ McKetta Department of Chemical Engineering ที่ UT Austin และทีมของเขาได้พัฒนาการอัพเกรดโดยใช้ “โมเดลการเรียนรู้ด้วยเครื่องจักรเพื่อสร้างการกลายพันธุ์แบบใหม่ไปยังเอ็นไซม์ธรรมชาติที่เรียกว่า PETase ซึ่งช่วยให้แบคทีเรียย่อยสลายพลาสติก PET ได้” ซึ่งช่วยให้พวกเขาทำนายการกลายพันธุ์ที่จะทำให้ของเสียเกิดการสลายโพลีเมอร์ได้อย่างรวดเร็วที่อุณหภูมิต่ำ แน่นอน พวกเขาเรียกมันว่า FAST-PETase (PETase ที่ใช้งานได้จริง แอคทีฟ เสถียร และทนได้)

จากบทคัดย่อการศึกษาพบว่า เอ็นไซม์ที่ดัดแปลงพันธุกรรมมีการกลายพันธุ์ 5 แบบเมื่อเทียบกับ PETase ชนิดป่า และแยกออกระหว่างอุณหภูมิ 86 องศาฟาเรนไฮต์ (30 องศาเซลเซียส) และ 122 องศาฟาเรนไฮต์ (50 องศาเซลเซียส) เอ็นไซม์ทำ “กระบวนการเป็นวงกลม” ในการย่อยพลาสติกให้เป็นชิ้นเล็กชิ้นน้อย (ดีพอลิเมอไรเซชัน) แล้วนำกลับมารวมกันทางเคมีอีกครั้ง (รีพอลิเมอไรเซชัน) ในเวลาเพียง 24 ชั่วโมง พวกเขาทดลองกับผลิตภัณฑ์ PET 51 ชนิด รวมทั้งภาชนะ ขวด และผ้า และพบว่าทั้งหมดสามารถย่อยสลายได้อย่างสมบูรณ์ภายในหนึ่งสัปดาห์

วิธีที่ชัดเจนที่สุดในการลดขยะพลาสติกคือการหยุดทำตั้งแต่แรก

“นอกเหนือจากอุตสาหกรรมการจัดการของเสียที่เห็นได้ชัด สิ่งนี้ยังเปิดโอกาสให้องค์กรจากทุกภาคส่วนเป็นผู้นำในการรีไซเคิลผลิตภัณฑ์ของตน” Alper กล่าวในแถลงการณ์ “ด้วยแนวทางของเอนไซม์ที่ยั่งยืนมากขึ้นเหล่านี้ เราสามารถเริ่มจินตนาการถึงพลาสติกทรงกลมที่แท้จริงได้ เศรษฐกิจ.”

แถลงข่าวระบุว่า “การรีไซเคิลเป็นวิธีที่ชัดเจนที่สุดในการลดขยะพลาสติก” และ “ทั่วโลก น้อยกว่า 10% ของพลาสติกทั้งหมดถูกนำไปรีไซเคิล” การใช้เอ็นไซม์สามารถแทนที่การฝังกลบ การเผา หรือกระบวนการ “รีไซเคิลสารเคมี” ใหม่ที่ใช้พลังงานเป็นจำนวนมากในทางทฤษฎี นักวิจัยกล่าวว่าเอนไซม์มี “ศักยภาพในการซูเปอร์ชาร์จการรีไซเคิลในขนาดใหญ่ ซึ่งจะช่วยให้อุตสาหกรรมหลัก ๆ ลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมด้วยการนำพลาสติกกลับมาใช้ใหม่ในระดับโมเลกุล”

สิ่งสำคัญคือต้องสังเกตว่าวิธีที่ชัดเจนที่สุดในการลดขยะพลาสติกคือการหยุดทำตั้งแต่แรก และสาเหตุที่นำพลาสติกกลับมาใช้ใหม่เพียง 10% ก็คือกระบวนการเริ่มต้นที่บุคคลและชุมชนหยิบขึ้นมาจริงและนำไปที่โรงงานรีไซเคิล แต่ถ้ากระบวนการนี้สามารถส่งมอบวัตถุดิบที่ใช้ได้จริงที่สะอาดและ “เป็นเส้นทางที่เหมาะสมสำหรับการรีไซเคิลพลาสติกด้วยเอนไซม์ในระดับอุตสาหกรรม” จากนั้นอาจมีมูลค่าทางเศรษฐกิจที่แท้จริงซึ่งจะทำให้การรีไซเคิลต้องเสียค่าใช้จ่าย

พวกเขายังมีแผนที่ใหญ่กว่า: การทำความสะอาดหลุมฝังกลบและการทำให้อุตสาหกรรมที่มีของเสียสูงเป็นสีเขียวเป็นสิ่งที่ชัดเจนที่สุด แต่การใช้งานที่เป็นไปได้ที่สำคัญอีกประการหนึ่งคือการแก้ไขปัญหาสิ่งแวดล้อม ทีมงานกำลังมองหาวิธีต่างๆ ในการนำเอ็นไซม์ออกสู่สนามเพื่อทำความสะอาดแหล่งมลพิษ

“เมื่อพิจารณาถึงการใช้งานการทำความสะอาดสิ่งแวดล้อม คุณต้องมีเอนไซม์ที่สามารถทำงานในสิ่งแวดล้อมที่อุณหภูมิห้อง ข้อกำหนดนี้เป็นจุดที่เทคโนโลยีของเรามีข้อได้เปรียบอย่างมากในอนาคต” อัลเปอร์กล่าว

นี่คือที่มาของภาพ “The Andromeda Strain” ในการเยียวยาสิ่งแวดล้อมตามปกติของคุณด้วยแบคทีเรีย ซึ่งมักทำด้วยน้ำมันและน้ำมันเบนซิน แมลงจะกินจนกว่าอาหารจะหมดและตายไป ฉันรู้ว่านี่ไม่ใช่วิธีการทำงาน แต่ฉันจินตนาการถึงแบคทีเรียที่อยู่รอดได้ในอุณหภูมิห้องและช่วง PH และออกจากกองขยะและเข้าไปในป่า โดยมีขวดพลาสติกและเสื้อผ้าโพลีเอสเตอร์ละลายหมดบนชั้นวาง ซึ่งแน่นอนว่าจะช่วยแก้ปัญหาเรื่องพลาสติกได้อย่างแน่นอน

(Visited 1 times, 1 visits today)

Be the first to comment

Leave a comment

Your email address will not be published.


*