ENGLISH
Bozunması genelde yüzyıllar süren, çevreyi kısıtlayan plastikleri sadece birkaç saat ila gün içinde parçalayabilen yeni bir enzim varyantı,. Austin’deki Texas Üniversitesi’ndeki kimya mühendisleri ve bilim adamları tarafından oluşturuldu.
27 Nisan 2022’de Nature dergisinde yayınlanan bu keşif, dünyanın en büyük çevre sorunlarından birinin çözülmesine yardımcı olabilir: Çöplüklerde biriken ve doğal topraklarımızı ve suyumuzu kirleten milyarlarca ton plastik atıkla ne yapmalı? Enzim, büyük endüstrilerin plastikleri moleküler düzeyde geri kazanıp yeniden kullanarak çevresel etkilerini azaltmalarını sağlayacak büyük ölçekte geri dönüşümü güçlendirme potansiyeline sahiptir.
UT Austin’deki McKetta Kimya Mühendisliği Bölümü’nde profesör olan Hal Alper, “Bu öncü geri dönüşüm sürecinden yararlanmak için endüstriler arasında olanaklar sonsuzdur” dedi. “Açık atık yönetimi endüstrisinin ötesinde, bu aynı zamanda her sektörden şirketlere ürünlerinin geri dönüşümünde öncülük etme fırsatı sunuyor. Bu daha sürdürülebilir enzim yaklaşımları sayesinde, gerçek bir döngüsel plastik ekonomisi tasavvur etmeye başlayabiliriz.
” Proje, çerez kapları, soda şişeleri, meyve ve salata ambalajları ve belirli lifler ve tekstiller dahil olmak üzere çoğu tüketici ambalajında bulunan önemli bir polimer olan polietilen tereftalat (PET) üzerine odaklanmaktadır. Tüm küresel atıkların %12’sini oluşturur.
Enzim, plastiği daha küçük parçalara ayırma (depolimerizasyon) ve ardından kimyasal olarak tekrar bir araya getirme (repolimerizasyon) için “döngüsel bir işlemi” tamamlayabildi. Bazı durumlarda, bu plastikler 24 saat gibi kısa bir sürede tamamen monomerlere parçalanabilir.
PET (polietilen tereftalat), polyester ailesinin en yaygın termoplastik polimer reçinesidir ve giyim amaçlı elyaflarda, sıvılar ve gıdalar için kaplarda ve imalat için ısıyla şekillendirmede kullanılır.
Cockrell Mühendislik Okulu ve Doğa Bilimleri Koleji’ndeki araştırmacılar, bakterilerin PET plastiklerini parçalamasına izin veren PETase adlı doğal bir enzimde yeni mutasyonlar oluşturmak için bir makine öğrenimi modeli kullandılar. Model, bu enzimlerdeki hangi mutasyonların, tüketici sonrası atık plastiği düşük sıcaklıklarda hızla depolimerize etme hedefine ulaşacağını tahmin ediyor.
Hepsi PET’ten yapılmış 51 farklı tüketici sonrası plastik kap, beş farklı polyester elyaf ve kumaş ve su şişelerinin incelenmesini içeren bu süreçte, araştırmacılar FAST-PETase (fonksiyonel, aktif) olarak adlandırdıkları enzimin etkinliğini kanıtladılar. , kararlı ve toleranslı PETase).
Ekibi makine öğrenimi modelinin geliştirilmesine öncülük eden Sistemler ve Sentetik Biyoloji Merkezi’nde profesör olan Andrew Ellington, “Bu çalışma, sentetik biyolojiden kimya mühendisliğine ve yapay zekaya kadar farklı disiplinleri bir araya getirmenin gücünü gerçekten gösteriyor” dedi.
Plastik atıkları azaltmanın en bariz yolu geri dönüşümdür. Ancak küresel olarak, tüm plastiğin %10’dan azı geri dönüştürülmüştür. Plastiği çöp sahasına atmanın yanı sıra en yaygın bertaraf yöntemi yakmaktır; bu da maliyetli, enerji yoğun ve havaya zararlı gazlar saçmaktadır. Diğer alternatif endüstriyel prosesler, çok enerji yoğun glikoliz, piroliz ve/veya metanoliz proseslerini içerir.
Biyolojik çözümler çok daha az enerji alır. Plastik geri dönüşümü için enzimler üzerine araştırmalar son 15 yılda ilerlemiştir. Bununla birlikte, şimdiye kadar hiç kimse, düşük sıcaklıklarda verimli bir şekilde çalışabilen enzimlerin, onları büyük endüstriyel ölçekte hem taşınabilir hem de uygun maliyetli hale getirmenin yolunu bulamamıştı. FAST-PETase, işlemi 50 santigrat derecenin altında gerçekleştirebilir.
Sırada ekip, endüstriyel ve çevresel uygulamalara hazırlanmak için enzim üretimini büyütmeyi planlıyor. Araştırmacılar, teknoloji için bir patent başvurusunda bulundular ve birkaç farklı kullanımla ilgileniyorlar. Çöp sahalarının temizlenmesi ve yüksek atık üreten endüstrilerin yeşillendirilmesi en belirgin olanlarıdır. Ancak bir başka önemli potansiyel kullanım, çevresel iyileştirmedir. Ekip, kirli alanları temizlemek için enzimleri sahaya çıkarmanın çeşitli yollarını araştırıyor.
“Çevre temizliği uygulamaları düşünüldüğünde, ortam sıcaklığında ortam sıcaklığında çalışabilen bir enzime ihtiyacınız var. Bu gereklilik, teknolojimizin gelecekte büyük bir avantaja sahip olduğu yerdir” dedi.
