Tylko około 30 procent plastiku, z którego zrobione są chociażby butelki po napojach, jest poddawane recyklingowi i zamienia się w nowy plastik. Ale taki plastik jest niskiej jakości i ma mniejszą wytrzymałość. Jednak może to się zmienić. Naukowcy twierdzą, że opracowali enzym, który może przekształcić 90 procent butelek PET z powrotem w wysokiej jakości materiały wyjściowe i to w kilkanaście godzin. Obecnie trwają prace nad skalowaniem technologii i otwarciem fabryki demonstracyjnej. Ma to nastąpić w przyszłym roku.

Poli (tereftalan etylenu), czyli PET, jest jednym z najczęściej używanych tworzyw sztucznych na świecie. Rocznie produkuje się go około 70 milionów ton, z czego ogromna większość trafia do środowiska naturalnego. Miliardy ton odpadów z tworzyw sztucznych zanieczyściły planetę. Plastikowe śmieci są wszędzie – od Arktyki po najgłębsze rowy oceaniczne i stanowią szczególne zagrożenie dla organizmów morskich.

 

Problem plastikowych śmieci

Rozwiązaniem problemu jest ograniczenie zużycia plastiku lub opracowanie technologii, dzięki której można by poddać recyklingowi większość produkowanych tworzyw sztucznych. Oczywiście to nie spowoduje, że zalegające w środowisku naturalnym plastikowe odpady znikną. Trzeba będzie w jakiś sposób usunąć je. Jednak technologia, która pozwalałaby na przetworzenie istniejących tworzyw sztucznych w materiał stanowiący podstawę do produkcji plastiku wysokiej jakości mogłaby być kluczowa w coraz bardziej palącym problemie plastikowych odpadów.

Mocny, lekki i tani materiał jest bardzo przydatny, dlatego rezygnacja z plastiku jest trudna. Recykling z prawdziwego zdarzenia mógłby być częścią rozwiązania. Obecnie z butelek PET poddanych recyklingowi powstaje mieszanka różnokolorowego tworzywa sztucznego. Po zastosowaniu wysokich temperatur produktem wyjściowym jest szary lub czarny plastik, ale niewiele firm chce używać go do pakowania swoich produktów. Zamiast tego materiał zwykle zamienia się w dywany lub inne niskiej jakości włókna z tworzywa sztucznego.

Naukowcy od lat poszukują skutecznych sposobów pozbycia się plastiku. Część z nich skupia się na enzymach wytwarzanych przez drobnoustroje. W 2012 roku naukowcy z Uniwersytetu w Osace znaleźli taki enzym w kupce kompostu. Enzym ten, znany jako leaf-branch compost cutinase (kutynaza kompostowa z liści i gałęzi – LCC), ewoluował, by radzić sobie z woskową powłoką ochronną na liściach wielu roślin, ale radzi sobie także z PET. Jednak szybko rozpada się w temperaturze 65 stopni Celsjusza, temperaturze, w której PET zaczyna mięknąć, co pozwoliłoby enzymowi łatwiej i szybciej rozkładać plastik.

 

Zmutowany enzym

Aby przeprojektować LLC, profesor Alain Marty z Uniwersytetu w Tuluzie oraz dyrektor ds. naukowych w Carbios, firmie zajmującej się tworzywami sztucznymi, połączył siły z Isabelle Andre, ekspertem od enzymów z tej samej uczelni. Wspólnie rozpoczęli analizę struktury enzymu w poszukiwaniu sposobu zwiększenia jego odporności na wysokie temperatury.

Prace rozpoczęły się od przeglądu 100 tys. mikroorganizmów pod kątem ich zdolności do rozkładania plastiku. Szukali obiecujących kandydatów i tak trafili LCC. – Ten enzym został całkowicie zapomniany, ale okazał się najlepszy – powiedział prof. Marty.

Badacze wprowadzili do enzymu mutacje poprawiające jego zdolność do rozkładania plastiku PET oraz uodparniające go na wyższe temperatury. W ten sposób powstał zmutowany enzym, który, jak przyznali autorzy prac, jest 10 tys. razy bardziej skuteczny w rozrywaniu wiązań PET niż pierwotny LLC. Zachowuje również stabilność w temperaturze 72 st. C.

 

Recykling PET na skalę przemysłową?

Podczas testów zmutowany enzym pokazał swoją skuteczność. Był w stanie rozłożyć 200 gram PET w ciągu zaledwie 10 godzin. Co więcej, powstałe w ten sposób kompozyty chemiczne naukowcy wykorzystali do produkcji nowego tworzywa sztucznego, które, jak się okazało, zachowało wysoką jakość. Wyniki prac zespołu z Uniwersytetu w Tuluzie zostały opublikowane na łamach pisma „Nature”.

– To ogromny krok naprzód – powiedział John McGeehan z Uniwersytetu w Portsmouth, który nie był zaangażowany w prace badawcze. – Te badania pokazują, że istnieje możliwość prawdziwego biologicznego recyklingu PET na skalę przemysłową. To bardzo duży postęp dla recyklingu PET w obiegu zamkniętym i może zmniejszyć nasze uzależnienie od ropy naftowej, zmniejszyć emisje węgla i zużycie energii oraz zachęcić do zbierania i recyklingu zużytych tworzyw sztucznych – dodał.

Nie wiadomo jednak, czy opracowana metoda będzie opłacalna ekonomicznie. Prof. Marty zapowiedział, że Carbios buduje zakład demonstracyjny, który ma przetwarzać setki ton PET rocznie. Dopiero po przeskalowaniu technologi do przemysłowych zastosowań okaże się, że czy jest opłacalna.

McGeehan zauważył, że ​​jedną z głównych zalet tej metody jest to, że enzym nie ma trudności w wytwarzaniu czystych bloków budulcowych dla nowych PET z mieszanki tworzyw sztucznych zawierających także inne plastiki. Wynika to z faktu, że opracowany enzym rozrywa wiązania łączące dwa składniki PET, przywracając je do pierwotnej postaci, ignorując barwniki i inne tworzywa sztuczne w mieszance. W rezultacie, jak przyznał McGeehan, firmy i konsumenci mogą chcieć zapłacić nieco więcej za plastik z recyklingu, który jest tak trwały i atrakcyjny jak pierwotny materiał.

 

 

ŹródłoScience

 

0 0 vote
Article Rating