Jauns enzīms varētu atrisināt vienu no lielākajām planētas piesārņojuma problēmām
Foto: Reuters/Scanpix/LETA

Plastmasas piesārņojums ir viena no būtiskākajām ekoloģiskajām problēmām, kurai šobrīd zinātnieki visā pasaulē meklē risinājumu. Aizvien lielākā daļa plastmasas atkritumu netiek efektīvi pārstrādāti un vai nu nonāk milzīgās izgāztuvēs, vidē vai tiek utilizēta videi ne pārāk draudzīgā veidā. Viens no virzieniem, kurā notiek pētījumi, ir plastmasu noārdošas baktērijas un enzīmi, taču bieži vien šie risinājumi vai nu nav mērogojami, vai prasa specifiskus apstākļus, piemēram, augstu temperatūru. Teksasas Universitātes inženieri un datu zinātnieki radījuši superenzīmu, kas darbojas samērā zemā temperatūrā un spēj noārdīt PET plastmasu pat diennakts laikā.

close-ad
Saturs turpināsies pēc reklāmas
Reklāma

PET jeb polietilēntereftalāts ir viens no visizplatītākajiem polimēru veidiem – no tā izgatavo vairumu dzērienu un pārtikas iepakojumu. Kaut daļā attīstīto valstu PET iepakojumu pārstrāde ir labā līmenī (saskaņā ar "Eurostat" datiem par 2019. gadu Eiropas Savienībā līdere bija Lietuva), aizvien tiek radīts vairāk plastmasas nekā pārstrādāts, un kopumā pasaulē vien apmēram 10 procenti tiek pārstrādāti.

Viens no risinājumiem ir plastmasas noārdīšana bioloģiskos procesos – ar baktērijām un noteiktiem enzīmiem. Ideālā gadījumā šādi risinājumi ne tikai būtu energoefektīvi, bet rezultātā radušos blakusproduktus varētu izmantot atkārtotai polimēru izgatavošanai. Tomēr nereti, kaut konceptuāli šīs idejas strādā, ir vairākas būtiskas problēmas, kas liek šķēršļus to praktiskam pielietojumam. Viena no būtiskākajām ir panākt, lai šādi enzīmi efektīvi spētu noārdīt plastmasu apkārtējās vides temperatūrā.

Teksasas Universitātes zinātnieki lika lietā mākslīgo intelektu un mašīnmācīšanās algoritmus, kas palīdzēja radīt jaunas enzīma PETase mutācijas ar vēlamajām īpašībām – ātru iedarbību salīdzinoši zemā temperatūrā. Jaunais PETase enzīma variants nodēvēts par FAST-PETase (functional, active, stable and tolerant PETase) jeb ātro PETase, un eksperimenti pierādījuši, ka tā darbība tiešām ir iespaidīga.

Pētot enzīma spēju noārdīt vairākus desmitus dažādu PET plastmasas iepakojumu, kā arī tekstilmateriālus un šķiedras, kuru izgatavošānā izmantota PET plastmasa, novērots, ka atsevišķos gadījumos PET plastmasa monomēros tiek sadalīta pat diennakts laikā, bet caurmērā vairumā gadījumu process prasīja ne ilgāk par nedēļu. Turklāt tas viss temperatūrā zem 50 grādiem pēc Celsija. Tas gan aizvien vairumā planētas vietu gluži neatbilst tipiskai gaisa temperatūrai, tomēr ir solis uz priekšu.

Pēc tam, kad enzīms savu darbu paveicis, pētnieki arī nodemonstrēja, ka spēj veikt repolimerizāciju, proti, no radītajām izejvielām atkal izgatavot polimērus atkārtotai izmantošanai.

"Šis darbs patiesi demonstrē, ko iespējams panākt, sadarbojoties vairāku nozaru pētniekiem, no sintētiskās bioloģijas ekspertiem līdz ķīmijas inženieriem un mākslīgā intelekta speciālistiem," atzina viens no darba autoriem Endrjū Elingtons. Viņš vadīja komandu, kas izstrādāja mašīnmācīšanās algoritmu šī superenzīma īpašību noteikšanai.

Pētnieki jau iesnieguši patenta pieteikumu šim atklājumam, jo saredz ne vienu vien potenciālo pielietojumu nākotnē. Tuvākie plāni ir pētīt, kā labāk mērogot šī enzīma izstrādi, lai sagatavotos pielietojumam jau rūpnieciskā apmērā.

Pētījums publicēts prestižajā zinātniskajā izdevumā "Nature".

Tags

Klimata pārmaiņas Atkritumu šķirošana Ķīmija Bioloģija Atkritumi Ekoloģija Piesārņojums Sadzīves ķīmija Zaļais dzīvesveids
Publikācijas saturs vai tās jebkāda apjoma daļa ir aizsargāts autortiesību objekts Autortiesību likuma izpratnē, un tā izmantošana bez izdevēja atļaujas ir aizliegta. Vairāk lasi šeit.

Comment Form