Zijn twee bacteriële enzymen die specifiek PET-kunststoffen afbreken een mogelijke oplossing voor het enorme afvalprobleem van de aarde? ScienceDirect

Een van de verbazingwekkende dingen van ons universum is dat niets echt verloren gaat. Bijvoorbeeld, jij - het ongelooflijke meesterwerk dat je bent - bestaat toevallig uit het afval dat uit een supernova is geëxplodeerd. In alle hoeken en gaten van de kosmos, het universum reorganiseert en hergebruikt. Het is De Grote Recycler.

Deze planeet recyclet alles - water, koolstof, allerlei soorten voedingsstoffen. Dus, het spreekt vanzelf dat we hier op aarde heel goed zouden zijn in het recyclen van spullen. Maar wij mensen zijn maar zo-zo recyclers. Neem plastic:we doen geweldig werk door oude koolstofafzettingen op te graven om het spul te maken - recycling, soort van! - maar sinds de jaren 1940, we hebben verbijsterende hoeveelheden van een materiaal vervaardigd dat waarschijnlijk eeuwenlang in het milieu zal blijven hangen, het doden van dieren in het wild en het uitlogen van giftige chemicaliën. Minder dan 10 procent daarvan wordt doorgaans gerecycled.

in 2016, een Japans onderzoeksteam ontdekte een bacterie ( Ideonella sakaiensis ) enige doorbraak in de recycling van kunststoffen waar mensen faalden. Poly(ethyleentereftalaat) (PET)-kunststoffen zijn overal - met name in plastic frisdrank- en waterflessen - en de bindingen die het bij elkaar houden zijn erg sterk, dus het was enigszins een verrassing toen een kolonie van deze bacteriën werd ontdekt op een Japanse stortplaats.

Op 17 april 2018 uitgave van Proceedings van het tijdschrift National Academy of Sciences, een internationale groep onderzoekers rapporteerde over het enzym dat bekend staat als PETase dat door deze bacterie wordt geproduceerd. Ze ontdekten dat het PETase-enzym PET verteert. Echter, PETase is slechts een deel van de vergelijking. Onderzoekers moesten ook de structuur van het tweede enzym begrijpen, MHETase.

Dat is waar biochemicus en structureel bioloog Dr. Gert Weber en zijn team van de gezamenlijke onderzoeksgroep Eiwitkristallografie aan het Helmholtz-Zentrum Berlin en Freie Universität Berlin binnenkomen. Weber en zijn team hebben vastgesteld dat MHETase niet alleen bindt aan PET, het ontleedt het ook. Hun bevindingen zijn gepubliceerd in het tijdschrift Nature Communications van april 2019.

We spraken met Weber via e-mail en hij legde uit hoe het gebeurt:"Zowel [PETase als MHET] behoren tot een enzymklasse, hydrolasen genoemd. Ze breken esterbindingen van het veelgebruikte plastic PET af zodat de bouwstenen die we nodig hebben voor een hersynthese van het polymeer vrijkomen, " hij legt uit.

"PETase is slechts half zo groot als MHETase en breekt het polymeer (PET) af in kleinere stukjes, genaamd MHET (dat bestaat uit de twee bouwstenen van PET, ethyleenglycol en tereftaalzuur). MHETase splitst vervolgens MHET om precies de twee stoffen op te leveren die nodig zijn voor een nieuwe ronde van polymeersynthese, ethyleenglycol en tereftaalzuur, " hij voegt toe

Dus wat betekent dat? Welnu, deze twee bacteriële enzymen breken specifiek PET-kunststoffen af. Het klinkt alsof ze mogelijk een oplossing kunnen zijn voor het enorme afvalprobleem van de aarde, Rechtsaf? Niet zo snel, zegt Weber. Het probleem is dat ze traag en inefficiënt zijn. "Beide enzymen komen van bacteriën, " zegt hij. Aangezien PET pas ongeveer 75 jaar oud is, beide enzymen hebben een snelle evolutie doorgemaakt en zijn verre van perfect.

Weber zegt dat hij gelooft dat de plastic-etende enzymen uiteindelijk zullen verbeteren, zodat ze kunnen werken in een soort van milieucapaciteit. Maar het zal beperkt zijn. "Traditionele recyclingmethoden van PET (wat neerkomt op ongeveer 18% van alle kunststoffen) hebben veel nadelen, " legt hij uit. "Intensieve voorsortering is vereist en ze zijn energie-intensief en zijn in grote mate afhankelijk van ruwe olie [om te creëren]. Enzymen zoals PETase en MHETase breken PET af tot zijn bouwstenen, die vervolgens kunnen worden gezuiverd ... Deze pure bouwstenen ... kunnen vervolgens worden gebruikt voor een nieuwe ronde PET-synthese. Dit kan over een onbeperkt aantal cycli, met een minimaal koolstofverlies, die weinig energie nodig hebben en bijna vrij zijn van het verbruik van ruwe olie."

Dus in wezen, als het werkt, het kon creëer een gesloten productie- en terugwinningscyclus voor PET-plastic die volledig duurzaam is. Maar het nieuws is niet allemaal goed.

"In het milieu, kunststoffen zijn ofwel al in gefragmenteerde vorm weggegooid, of [ze] fragmenteren in de loop van de tijd (microplastics), " zegt Gerber. "Hoe kleiner de fragmenten, hoe moeilijker ze zijn om ze uit de omgeving te verwijderen. De verspreiding en fragmentatie van plastic is te wijdverbreid om het met enige maatregel aan te pakken. Het kan best zijn dat de natuur (zoals gezien bij PETase en MHETase) nog oplossingen vindt voor andere polymeersoorten met andere enzymen." Zijn advies:stop zo snel mogelijk de productie van de PET-plastics.

Dit verhaal maakt deel uit van Covering Climate Now, een wereldwijde samenwerking van meer dan 250 nieuwszenders om de berichtgeving over het klimaatverhaal te versterken.

Dat is nu deprimerend

Wij mensen kopen elke minuut 1 miljoen plastic flessen.