علماء يطورون إنزيما جديدا يحلل النفايات البلاستيكية في غضون ساعات

14 / 05 / 2022

• أخبار
• الاقتصاد الأخضر

طور علماء بجامعة تكساس في أوستن إنزيما يمكنه تحليل المواد البلاستيكية المزعجة للبيئة والتي تستغرق عادةً قرونا لتتآكل في غضون ساعات إلى أيام.

ويمكن أن يساعد هذا الاكتشاف ـ الذي نُشر مؤخرا في Nature ـ في حل واحدة من أكثر المشكلات البيئية إلحاحا في العالم ، والمساهمة في التخلص من مليارات الأطنان من النفايات البلاستيكية التي تتراكم في مدافن النفايات وتلوث الأراضي الطبيعية والمياه.

ويمتلك الإنزيم القدرة على زيادة إعادة التدوير على نطاق واسع مما يسمح للصناعات الكبرى بتقليل تأثيرها البيئي من خلال استعادة البلاستيك وإعادة استخدامه على المستوى الجزيئي.

وقال هال ألبر ، الأستاذ في قسم ماكيتا للهندسة الكيميائية في جامعة أوستن،”الاحتمالات لا حصر لها عبر الصناعات للاستفادة من عملية إعادة التدوير الرائدة”.

وتابع “بالإضافة إلى قطاع إدارة النفايات، يوفر هذا الأنزيم أيضا للشركات العاملة في كل قطاع الفرصة لأخذ زمام المبادرة في إعادة تدوير منتجاتها من خلال هذه الأساليب الإنزيمية الأكثر استدامة ، ويمكننا البدء في تصور اقتصاد بلاستيكي دائري حقيقي.”

ويركز المشروع على البولي إيثيلين تيريفثاليت (PET) ، وهو بوليمر مهم موجود في معظم عبوات المستهلك ، بما في ذلك الحاويات البلاستيكية وزجاجات الصودا وتغليف الفاكهة والسلطة وبعض الألياف والمنسوجات. ويشكل 12٪ من جميع النفايات العالمية.

والإنزيم لديه القدرة على إكمال “عملية دائرية” لتحطيم البلاستيك إلى أجزاء أصغر (إزالة البلمرة) ثم إعادة تجميعه كيميائيا (إعادة البلمرة). في بعض الحالات ، ويمكن تفكيك هذه المواد البلاستيكية بالكامل في أقل من 24 ساعة.

واستخدم الباحثون في مدرسة Cockrell للهندسة والعلوم الطبيعية نموذجا للتعلم الآلي لتوليد طفرات جديدة في إنزيم طبيعي يسمى PETase الذي يسمح للبكتيريا بتحليل بلاستيك PET.

ويتنبأ هذا النموذج بطفرات عبر هذه الإنزيمات والتي ستحقق هدف إزالة بلمرة نفايات البلاستيك بعد الاستهلاك بسرعة في درجات حرارة منخفضة.

ومن خلال هذه العملية ، التي تضمنت دراسة 51 حاوية بلاستيكية مختلفة بعد الاستهلاك وخمسة ألياف وأقمشة بوليستر مختلفة وزجاجات مياه كلها مصنوعة من PET ، أثبت الباحثون فعالية الإنزيم الذي يسمونه FAST-PETase.

وإعادة التدوير هي الطريقة الأفضل لتقليل النفايات البلاستيكية. ولكن على مستوى العالمي ، تمت إعادة تدوير أقل من 10٪ من إجمالي البلاستيك ، إلا أن الطريقة الأكثر شيوعا رميها في مكب النفايات وحرقها ، وهو مكلف ويستهلك الكثير من الطاقة ويطلق غازات ضارة في الهواء.

وتستهلك الحلول البيولوجية طاقة أقل بكثير ، وتقدمت الأبحاث حول إنزيمات إعادة تدوير البلاستيك خلال الخمسة عشر عاما الماضية. ومع ذلك ، حتى الآن ، لم يكن أحد قادرا على معرفة كيفية صنع الإنزيمات التي يمكن أن تعمل بكفاءة في درجات حرارة منخفضة.