روشی برای تجزیه پلاستیک‌ در کمتر از ۲۴ ساعت کشف شد

به گزارش سلام نو و به نقل از وب‌سایت نیواطلس، ایده استقرار آنزیم‌ها برای تجزیه زباله‌های پلاستیکی از طریق یک رشته پیشرفت‌ها که نشان می‌دهد چگونه می‌توانند این کار را با افزایش کارایی انجام دهند و حتی مواد را به مولکول‌های ساده کاهش دهند، شتاب بیشتری می‌گیرد.

یک مطالعه جدید یک گام دیگر به جلو را نشان می‌دهد. دانشمندان به یافته‌های رسیده‌اند که با استفاده از یادگیری ماشینی برای مهندسی آنزیمی که برخی از اشکال پلاستیک را تنها در ۲۴ ساعت تجزیه می‌کند، با ثباتی که آن را برای پذیرش در مقیاس بزرگ مناسب می‌کند.

دانشمندان بیش از یک دهه است که در حال بررسی پتانسیل آنزیم‌ها برای کمک به بازیافت پلاستیک بوده‌اند، اما در حدود ۶ سال گذشته پیشرفت‌های چشمگیری داشته‌اند. در سال ۲۰۱۶، محققان ژاپنی یک باکتری را کشف کردند که از آنزیم‌هایی برای تجزیه پلاستیک‌های PET در چند هفته استفاده می‌کرد. یک نسخه مهندسی شده از این آنزیم‌ها، به نام PETase، عملکرد را بیشتر بهبود بخشید و در سال ۲۰۲۰ شاهد بودیم که دانشمندان نسخه‌ای حتی قدرتمندتر را توسعه دادند که پلاستیک‌های PET را با سرعت شش برابر تجزیه می‌کرد.

تیمی در دانشگاه تگزاس تصمیم گرفتند تا برخی از کاستی‌های این آنزیم‌ها را برطرف کنند. به گفته دانشمندان، کاربرد این فناوری به دلیل ناتوانی در عملکرد خوب در دماهای پایین و محدوده‌های pH مختلف، عدم اثربخشی مستقیم در مقابله با زباله‌های پلاستیکی تصفیه‌نشده و سرعت واکنش کند، متوقف شده است.

برای حل این مشکلات، تیم محققان یک مدل یادگیری ماشینی را توسعه داد که می‌تواند پیش‌بینی کند کدام جهش در آنزیم PETase این قابلیت‌ها را برای آن فراهم می‌کند. این شامل مطالعه دقیق طیف وسیعی از محصولات پلاستیکی PET، از جمله ظروف، بطری‌های آب و پارچه‌ها و سپس استفاده از مدل برای طراحی و مهندسی آنزیمی جدید و بهبود یافته به نام FAST-PETase (PETase عملکردی، فعال، پایدار و متحمل) بود.

این آنزیم تازه ایجاد شده در تجزیه پلاستیک‌های PET در دماهای بین ۳۰ تا ۵۰ درجه سانتیگراد و در محدوده سطوح pH برتری دارد و توانست تقریبا به طور کامل ۵۱ محصول مختلف PET تصفیه نشده را در عرض یک هفته تجزیه کند و در برخی آزمایش‌ها، پلاستیک‌ها را در کمتر از ۲۴ ساعت تجزیه کند. دانشمندان همچنین یک فرآیند بازیافت PET حلقه بسته را نشان دادند که در آن از FAST-PETase برای تجزیه پلاستیک‌ها و سپس مونومرهای بازیافت شده برای بازسازی شیمیایی مواد استفاده شد.

هال آلپر، نویسنده این مطالعه، گفت: «هنگامی که برنامه‌های پاکسازی محیط را در نظر می‌گیریم، به آنزیمی نیاز دارید که بتواند در دمای محیط در محیط کار کند.»

با توانایی تجزیه سریع زباله‌های پلاستیکی پس از مصرف در دماهای پایین، محققان بر این باورند که آنها به روشی دست یافته‌اند که قابل حمل، مقرون به صرفه و قابل استفاده در مقیاس صنعتی است. آنها حق ثبت اختراع این فناوری را به ثبت رسانده‌اند و امیدوارند شاهد استفاده از آن در محل‌های دفن زباله و مناطق آلوده باشند.