Doğa örtüsü: Bu enzim,% 90'a kadar ayrışma oranıyla 10 saatte plastik şişeleri "yiyebilir"
İçbükey tapınaktan on üç Qubit Raporu | Genel Hesap QbitAI
Dünya her yıl 359 milyon ton plastik üretiyor, bunun 150-200 milyon tonu çöplüklere yığılıyor veya doğaya maruz kalıyor.
Polietilen tereftalat (PET) plastik, yaklaşık 70 milyon tonluk yıllık küresel üretimiyle en bol olanıdır - her gün maruz kalabileceğimiz şey budur plastik şişe .
Plastik şişelerin geri dönüşümü çevrenin korunmasında hayati bir rol oynar.
Bu, Nature'ın son kapak makalesinin endişesidir.
Ancak, mevcut geri dönüşüm teknolojisi ya PET'in mekanik özelliklerini yok edecek ya da enzimatik hidroliz verimliliği çok düşük.
Yakın zamanda, Fransa'daki Toulouse Üniversitesi'nden bir ekip yeni bir enzim önerdi: 10 saat içinde hidrolize sahip% 90 plastik şişe PET .
Bu, önceki tüm PET hidrolaz enzimlerinden daha etkilidir ve daha da önemlisi, hidrolizden sonra üretilen monomerler, petrokimyasal malzemelerdekilerle aynı özelliklere sahiptir.
Bu, plastik şişeyi büyük ölçüde destekler Yeniden kullan .
PET: "Çözeceğim"
PET'i hidrolize etmek istiyorsanız, önce onu anlamalısınız.
PET iki formda katılaşabilir: biri sıkıca paketlenmiş kristal form, diğeri ise nispeten gevşek ve düzensiz formdur.
Bu iki PET formu çoğu plastik şişede bulunur ve üreticiler oranlarını plastik şişenin malzeme özelliklerine göre ayarlayacaktır.
Bununla birlikte, kristalli PET'in yapısı çok kararlıdır, bu nedenle en etkili enzimlerin tamamen sindirilmesi zordur.
Sorabilirsiniz, yüksek sıcaklık kristalin PET'i gevşek ve düzensiz yapmaz mı?
Bununla birlikte, enzim "yüksek sıcaklık intoleransı" na sahiptir Sıcaklık yükselir yükselmez enzim inaktive olur.
Peki enzimin PET'i daha iyi hidrolize etmesini sağlamak için bu "iki dağ" ı nasıl aşabiliriz?
her şeyden önce Yapısı Sorun.
Araştırmacılar kütinazın (bir tür alfa / beta hidrolaz) yapısına baktılar ve PET'in bu enzimle nerede etkileşime girdiğini bulmak için kimyasal simülasyonlar yaptılar: PET ve enzimin yüzeyinde "oluklar" buldular. Çakış (PET'in kesildiği konum dahil).
PET ile bu oluk arasındaki uyumu iyileştirmek için, araştırmacılar, oluğun içindeki her amino asidi değiştiren, farklı kombinasyonlar yoluyla çok sayıda mutant enzim versiyonu oluşturdu.
Sonra, yüksek sıcaklıklara dirençli olmayan enzimler sorunu var.
İlgili enzimler üzerinde araştırma yaptıktan sonra bir ipucu var gibi görünüyor: Birçok enzim, enzimin iki parçasını bir arada tutan bir metal iyonu ile etkileşime girerek stabilize edilir.
Bu nedenle, bu enzimin orijinal versiyonundan başlayarak, araştırmacılar, iki parça arasında kimyasal bir bağ oluşturmak için iki amino asidi tasarladılar. Enzimin bu versiyonu yüksek sıcaklıklarda daha kararlıdır.
Son olarak, araştırmacılar bir dizi iyileştirme yoluyla enzimin 2 versiyonunu yarattılar ve parçalanmış plastik şişeler üzerinde deneyler yaptılar.
Sadece hidroliz verimi yüksek değil, aynı zamanda çok ucuz
İyileştirilmiş hidrolazın etkinliği son derece yüksektir.
Öncekiler tarafından önerilen hidrolaz, PET'in yarısını 20 saat içinde sindirebilir. Ve bu işte sadece ihtiyaç 15 saat Sindirilebilirliğe ulaşabilir % 85 .
Sadece bu da değil, koşulları optimize ederek PET'i 10 saat içinde% 90'a indirgeyebildiler.
Bir miktar kristal PET kalmasına rağmen, verimlilik zaten çok yüksektir: 1.000 kg PET atığından 863 kg hammadde çıkarılabilir.
Başka bir deyişle, yeniden tasarlanan enzimin etkinliği, vücudumuzun amilazı parçalama etkinliğinden bile daha yüksektir.
Daha sonra, araştırmacılar bu hammaddeleri endüstri standartlarına sahip yeni PET ürünleri üretmek için de kullandılar.
Bu yeni ürünlerin basınca dayanıklılığı, standart kimyasal hammaddelerle üretilen PET değerinden yalnızca% 5 daha düşük; görünüm, PET ürünlerinin üretim standartlarını karşılayan yalnızca% 10 daha kötü.
elbette, maliyet Aynı zamanda önemli bir husustur.
Petrokimyasal hammaddelerle karşılaştırıldığında, geri dönüştürülmüş PET kullanmanın maliyeti nedir?
Araştırmacılar, bu proteini üretmenin maliyeti kilogram başına 25 dolar ise, bu işlemin maliyetinin bu proteinle PET yapmanın maliyetinin% 4'ü olacağını tahmin ediyorlar.
Bu, petrokimya ürünleri kadar ucuz olmasa da, gelecekteki fiyat şoklarından nispeten etkilenmeyecek ve daha sürdürülebilir olacaktır.
Enstitü tanıtımı
Bu çalışmanın ilgili yazarları, tümü Fransa'daki Toulouse Biyoteknoloji Enstitüsü'nden Isabelle André, S. Duquesne ve A. Marty'dir.
Toulouse Biyoteknoloji Enstitüsü (TBI), Fransız Ulusal Araştırma Enstitüsü, Fransız Ulusal Araştırma Merkezi ve Toulouse Ulusal Bilim Enstitüsü'ne bağlı bir biyoloji ve kimya araştırma birimidir.
Araştırma çalışmaları hijyen, biyoteknoloji, su ve çevre, gıda işleme ve tarımsal ticaret ve kimya alanlarında uygulanmaktadır.
TBH'nin amacı, bilimsel mükemmelliği ekonomik ve sosyal alaka ile birleştirirken, "genden işleme birleşik yetenek" tir.
Bir şey daha
Son zamanlarda plastik kirliliği daha ciddi hale geldi: Her yıl 100.000 deniz memelisi, deniz kaplumbağası ve 1 milyon deniz kuşu denizdeki plastik kirliliğinden ölüyor.
Deniz kaplumbağalarının% 90'ından fazlasının plastik yediğini gösteren istatistikler bile var; buzullar bile artık mikroplastiklerle kirlenmiş durumda.
İnsan ekolojik zincirin en üstünde yer alsa da, yeryüzü bizim ortak yuvamızdır, eğer hala çevreyi kirletiyor ve kaynakları bu şekilde tüketiyorsa, sonunda acı çekecek olan insan olacaktır.
Çevreyi korumak herkes sorumludur.
Portal
Doğa kağıdı: https://www.nature.com/articles/s41586-020-2149-4
İlgili raporlar: https://arstechnica.com/science/2020/04/researchers-engineer-enzyme-to-break-down-plastic-bottles/
- Bitiş -
Qubit QbitAI · Toutiao İmzalı
Bize dikkat edin ve en son teknolojideki en son gelişmeleri alın
