Economico da produrre e lungo da degradare, la plastica una volta era un miracolo di fabbricazione. Ora, la plastica è una piaga ambientale, intasamento delle discariche e soffocamento dei corsi d'acqua. Un team di ricerca con sede in Giappone si è rivolto alla natura per sviluppare un approccio alla degradazione della sostanza ostinata. Simile a come una proteina si lega alla cellulosa nelle piante o alla chitina nei crostacei per iniziare la decomposizione, una proteina ingegnerizzata sta per legarsi alle particelle di plastica nel tentativo di scomporle in modo più efficiente.

Hanno pubblicato i loro risultati il ​​29 giugno in Catalisi ACS .

"Il polietilene tereftalato (PET) è prodotto e utilizzato in grandi quantità nella società moderna grazie al suo basso costo e alla facilità di lavorazione, " ha detto l'autore della carta Ryota Iino, professore dell'Istituto di Scienze Molecolari (IMS) presso gli Istituti Nazionali di Scienze Naturali (NINS). "Però, negli ultimi anni, dal punto di vista della realizzazione di una società sostenibile, il riciclaggio completo del PET nell'industria e la rimozione del PET dall'ambiente naturale sono diventati problemi globali. Per risolvere questi problemi, è molto importante capire come degradare il PET in modo efficiente."

I ricercatori hanno studiato e ingegnerizzato un enzima clonato da una libreria di materiali genetici raccolti dalla natura. È stato scoperto che questo enzima, chiamato PET2, facilita la degradazione del PET accelerando la reazione tra i componenti chimici del PET e l'acqua.

Utilizzando l'analisi di imaging a singola molecola, il team ha scoperto che il modo in cui l'enzima si lega alla superficie del PET limitava effettivamente il tasso di degradazione.

"Abbiamo anche rivelato che introducendo cariche positive sulla superficie dell'enzima che degrada il PET, la velocità di legame alla superficie del PET può essere aumentata, " disse Iino.

Le cariche positive reagiscono favorevolmente alla superficie del PET, così più dell'enzima può legare e degradare più efficacemente il PET. I ricercatori hanno anche scoperto che mentre il PET2 ingegnerizzato mostrava un'elevata stabilità termica e la massima attività a 68 gradi Celsius, leggermente inferiore a quella che può andare la maggior parte dei forni da cucina residenziali, potrebbe essere più efficace a temperature più elevate, dove i legami molecolari del PET diventano più flessibili e fragili.

"Il nostro obiettivo finale è creare un batterio in grado di rilevare il PET nell'ambiente, muoviti verso di essa, e degradarlo, " disse Iino. Un tale batterio sarebbe poi in grado di trasformare il PET degradato in energia utile per altri organismi, agendo efficacemente come un centro di riciclaggio automatizzato per la plastica. "In natura, la chitina e la cellulosa vengono riciclate in questo modo".

Iino è anche affiliato alla Scuola di Scienze Fisiche presso la Graduate University for Advanced Studies (SOKENDAI). Altri contributori includono Akihiko Nakamura, Dipartimento di Scienze della Vita Applicate, Facoltà di Agricoltura, Università di Shizuoka, e lo Shizuoka Institute for the Study of Marine Biology and Chemistry; e Naoya Kobayashi e Nobuyasu Koga, Centro di ricerca esplorativa sulla vita e sui sistemi viventi (ExCELLS), NIN. Koga è anche affiliato con IMS, NINS, e SOKENDAI.

L'iniziativa leader per eccellenti giovani ricercatori, il Ministero della Pubblica Istruzione, Cultura, Gli sport, Scienza, e tecnologia del Giappone, la Fondazione Sumitomo, e il programma di collaborazione speciale ExCELLS ha sostenuto questa ricerca.