Գիտնականները հերթական անգամ հայտարարել են պլաստիկի տարրալուծման նոր եղանակի մասին

2024 Հեղինակ: Seth Attwood | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2023-12-16 16:07

Գիտնականները պատահաբար նյութ են հայտնաբերել, որը մի քանի օրվա ընթացքում քայքայում է պլաստիկը։ Նրանք նախատեսում են կենտրոնացնել իրենց ջանքերը հետագա բարելավումների վրա. նրանք արդեն գաղափարներ ունեն, թե ինչպես արագացնել տարրալուծումը 100 գործակցով:

Գիտնականները ստեղծել են մի ֆերմենտ, որը կարող է ոչնչացնել պլաստիկը, և այն հատկապես լավ է աշխատում պլաստիկ շշերի դեպքում։ Այս ձեռքբերումը կօգնի հաղթահարել մոլորակը աղտոտող պլաստիկի հսկայական քանակությունը: Արդյունքների մասին նրանք հայտնել են Proceedings of the National Academy of Sciences ամսագրում:

2016 թվականին Ճապոնիայի աղբավայրում հայտնաբերվել են մանրէներ, որոնք ունակ են կլանել պլաստիկը։ Գործընթացը, որը սովորաբար տեւում է դարեր, նրանցից մի քանի օր տևեց։ Այժմ գիտնականներին հաջողվել է որոշել ֆերմենտի կառուցվածքը, որն օգտագործում են դրա համար և սինթեզել այն։ Երբ թիմը փորձարկեց ֆերմենտը, պարզվեց, որ այն ի վիճակի է կառավարել ըմպելիքների շշերում օգտագործվող պոլիէթիլենային տերեֆտալատը (PET) նույնիսկ ավելի լավ, քան բնօրինակը:

«Պարզվեց, որ մենք բարելավեցինք ֆերմենտը։ Մենք մի փոքր ցնցված էինք », - ասում է Մեծ Բրիտանիայի Պորտսմուտի համալսարանի պրոֆեսոր Ջոն Մաքգեհանը: «Սա իսկական բացահայտում է».

Դրանով հետազոտողները հույս ունեն, որ կկարողանան բարելավել այն՝ դարձնելով այն էլ ավելի արագ աշխատելու:

«Մենք հուսով ենք, որ այս ֆերմենտը կօգտագործենք պլաստիկը իր բաղադրամասերի մեջ բաժանելու և այնուհետև դրանք նորից օգտագործելու համար պլաստիկ պատրաստելու համար: Սա նշանակում է, որ այլևս նավթ չի լինի արտադրելու, և որ շրջակա միջավայրում պլաստիկի քանակը կարող է կրճատվել», - նշում է ՄակԳիհանը:

Աշխարհում ամեն րոպե վաճառվում է մոտ մեկ միլիոն պլաստիկ շիշ։ Դրանցից միայն 14%-ն է մշակվում։ Մնացածներից շատերը հայտնվում են օվկիանոսներում՝ աղտոտելով նույնիսկ ամենահեռավոր անկյունները՝ վնասելով ծովային կյանքին և, հնարավոր է, ծովամթերքի սպառողներին:

«Պլաստիկը չափազանց դիմացկուն է քայքայման նկատմամբ», - բացատրում է Մակգեհանը:

Այսօր շշերը, որոնք վերամշակվել են, օգտագործվում են անթափանց մանրաթելեր արտադրելու համար, որոնք դառնում են հագուստի և գորգերի նյութ: Սակայն ֆերմենտի օգտագործման շնորհիվ դրանք կարող են օգտագործվել նոր պլաստիկ շշեր պատրաստելու համար՝ վերացնելով ավելի շատ պլաստիկ արտադրելու անհրաժեշտությունը։

«Մենք պետք է ապրենք այն փաստի հետ, որ նավթը քիչ արժե, այդ իսկ պատճառով PET արտադրությունը էժան է», - ասաց Մակգեհանը: «Արտադրողների համար ավելի հեշտ է ավելի շատ պլաստիկ ստեղծել, քան փորձել այն վերամշակել»:

Սկզբից գիտնականները բացահայտել են Ճապոնիայից բակտերիաների կողմից արտադրվող ֆերմենտի կառուցվածքը: Դրա համար նրանք օգտագործել են Diamond սինքրոտրոնը, որն ունակ է հզոր ռենտգենյան ճառագայթներ արտադրել, ինչը հնարավորություն է տալիս տեսնել առանձին ատոմների կառուցվածքը։ Պարզվել է, որ ֆերմենտը նման է այն բակտերիաներին, որոնք սովորաբար օգտագործում են բնական պոլիմերային կուտինը քայքայելու համար՝ մոմը, որը հաճախ ծածկում է մրգի մաշկը: Ֆերմենտի մանիպուլյացիան նրա աշխատանքը ուսումնասիրելիս ակամա հանգեցրեց պլաստիկը քայքայելու նրա կարողության բարելավմանը:

«Դա համեստ 20% բարելավում է, բայց դա չէ խնդիրը», - ասում է Մակգեհանը: -Կատարվածը ցույց է տալիս, որ ֆերմենտը դեռ օպտիմալացված չէ։ Սա մեզ հնարավորություն է տալիս օգտագործել բոլոր այն տեխնոլոգիաները, որոնք տարիներ շարունակ օգտագործվել են այլ ֆերմենտների մշակման մեջ և ստեղծել ֆերմենտ, որը գործում է ծայրահեղ արագ»:

Հնարավոր բարելավումներից մեկը ֆերմենտի փոխպատվաստումն է էքստրեմոֆիլ բակտերիաների, որոնք կարող են դիմակայել 70 ° C-ից բարձր ջերմաստիճանին. այն հալեցնում է PET-ը, իսկ հալած վիճակում այն քայքայվում է 10-100 անգամ ավելի արագ: Որոշ սնկեր կարող են նաև նպաստել պլաստիկի քայքայմանը, սակայն բակտերիաները ավելի հեշտ են օգտագործել արդյունաբերական նպատակներով:

Բակտերիաները, որոնք ներկայումս զարգանում են շրջակա միջավայրում, կարող են օգտագործվել պլաստիկի այլ տեսակներ սպանելու համար, ասել է Մակգեհանը: Թեև պլաստիկի մեծ մասը գտնվում է օվկիանոսում, հետազոտողները հույս ունեն, որ հնարավոր կլինի պլաստիկ ուտող բակտերիաներ տեղափոխել այդ բեկորների կույտեր:

«Կարծում եմ՝ սա շատ հետաքրքիր աշխատանք է, որը ցույց է տալիս, որ կա ֆերմենտներ օգտագործելու ներուժ՝ պայքարելու թափոնների աճող խնդրի դեմ», - ասում է քիմիկոս Օլիվեր Ջոնսը: «Ֆերմենտները ոչ թունավոր են, կենսաքայքայվող, և դրանք կարող են ստացվել մեծ քանակությամբ միկրոօրգանիզմների օգնությամբ։

Մոմ ցեցի թրթուրները կարող են մրցել բակտերիաների հետ. վերջերս ապացուցվել է, որ նրանք կարող են տպավորիչ արագությամբ կլանել պլաստիկը: Բացահայտումն արվել է պատահաբար՝ հետազոտողներից մեկը՝ սիրողական մեղվաբույծ Ֆեդերիկա Բերտոչինին, զբաղվել է իր փեթակների մեղրախիսխից մակաբույծների հեռացմամբ։ Բերտոչինին արդյունահանված թրթուրները ժամանակավորապես դրեց սովորական աղբի տոպրակի մեջ և որոշ ժամանակ անց պարզեց, որ թրթուրներ չկան։

Ֆենոմենով հետաքրքրվել է Իսպանիայի կենսաբժշկության և կենսատեխնոլոգիայի ինստիտուտի գիտաշխատող Բերտոչինին և գիտափորձ է անցկացրել Քեմբրիջի կենսաքիմիկոսների հետ։ Մոտ հարյուր թրթուր վերցրեցին, դրեցին բրիտանական խանութից գնված սովորական պոլիէթիլենային տոպրակի մեջ և սպասեցին, որ անցքերը հայտնվեն։ Ինչպես պարզվել է, հարյուր թրթուր կարողանում է 12 ժամում դիմակայել 92 մգ պոլիէթիլենին։