Due enzimi batterici che degradano specificamente la plastica PET sono una potenziale soluzione all'enorme problema dei rifiuti della Terra? ScienceDirect

Una delle cose sorprendenti del nostro universo è che nulla va davvero sprecato. Ad esempio, tu, l'incredibile capolavoro che sei, sei composto dalla spazzatura esplosa da una supernova. In ogni angolo e fessura del cosmo, l'universo si sta riorganizzando e riutilizzando. È Il Grande Riciclatore.

Questo pianeta ricicla tutto:acqua, carbonio, nutrienti di ogni tipo. Così, è ovvio che saremmo davvero bravi a riciclare roba qui sulla Terra. Ma noi umani siamo solo riciclatori così così. Prendiamo la plastica:facciamo un ottimo lavoro nel dissotterrare antichi depositi di carbonio per fare il materiale:riciclaggio, una specie di! - ma dagli anni '40, abbiamo prodotto quantità sbalorditive di un materiale che probabilmente rimarrà nell'ambiente per secoli, uccidendo la fauna selvatica e rilasciando sostanze chimiche tossiche. Di solito, meno del 10% viene riciclato.

Nel 2016, un gruppo di ricerca giapponese ha scoperto un batterio ( Ideonella sakaiensis ) facendo breccia nel riciclaggio della plastica laddove gli esseri umani stavano fallendo. La plastica di polietilentereftalato (PET) è ovunque, in particolare nelle bottiglie di plastica e acqua, e i legami che le tengono insieme sono molto forti, quindi è stata una sorpresa quando una colonia di questi batteri è stata scoperta in una discarica giapponese.

Il 17 aprile Numero 2018 della rivista Proceedings of the National Academy of Sciences, un gruppo internazionale di ricercatori ha riferito sull'enzima noto come PETase prodotto da questo batterio. Hanno scoperto che l'enzima PETase digerisce il PET. Però, PETase è solo una parte dell'equazione. I ricercatori avevano anche bisogno di capire la struttura del secondo enzima, MHETasi.

È qui che entrano in gioco il biochimico e biologo strutturale Dr. Gert Weber e il suo team del gruppo di ricerca congiunto sulla cristallografia proteica presso l'Helmholtz-Zentrum di Berlino e la Freie Universität di Berlino. Weber e il suo team hanno determinato che MHETase non si lega solo al PET, lo decompone anche. I loro risultati sono stati pubblicati nel numero di aprile 2019 della rivista Nature Communications.

Abbiamo parlato con Weber via e-mail e ci ha spiegato come succede:"Sia [PETase che MHET] appartengono a una classe di enzimi, denominate idrolasi. Rompono i legami esteri del PET di plastica comunemente usato in modo che vengano rilasciati i mattoni di cui abbiamo bisogno per una ri-sintesi del polimero, " lui spiega.

"La PETase è grande solo la metà della MHETase e scompone il polimero (PET) in pezzi più piccoli, chiamato MHET (che consiste nei due elementi costitutivi del PET, glicole etilenico e acido tereftalico). MHETase quindi divide MHET per produrre le due stesse sostanze necessarie per un nuovo ciclo di sintesi del polimero, glicole etilenico e acido tereftalico, " Aggiunge

Che cosa vuol dire? Bene, questi due enzimi batterici degradano specificamente la plastica PET. Sembra che potrebbero potenzialmente essere una soluzione all'enorme problema dei rifiuti della Terra, Giusto? Non così in fretta, dice Weber. Il problema è che sono lenti e inefficienti. "Entrambi gli enzimi provengono da batteri, " dice. Dal momento che PET ha solo circa 75 anni, entrambi gli enzimi hanno subito una rapida evoluzione e sono tutt'altro che perfetti.

Weber afferma di ritenere che gli enzimi mangiatori di plastica alla fine miglioreranno in modo che possano funzionare in qualche tipo di capacità ambientale. Ma sarà limitato. "I metodi tradizionali di riciclaggio del PET (che ammonta a circa il 18% di tutta la plastica) presentano molti svantaggi, " spiega. "È necessario un pre-smistamento intensivo e sono ad alta intensità energetica e dipendono in larga misura dal petrolio greggio [per creare]. Enzimi come PETase e MHETase scompongono il PET nei suoi elementi costitutivi, che possono poi essere purificati... Questi mattoni puri... possono quindi essere usati per un nuovo ciclo di sintesi del PET. Questo può essere fatto su un numero illimitato di cicli, con una minima perdita di carbonio, richiedono basse quantità di energia e quasi esenti dal consumo di petrolio greggio."

Quindi in sostanza, se funziona, esso Potevo creare un ciclo chiuso di produzione e recupero della plastica PET totalmente sostenibile. Ma le notizie non sono tutte buone.

"Nell'ambiente, le plastiche sono già smaltite in forma frammentata, o [essi] si frammentano nel tempo (microplastiche), " dice Gerber. "Più piccoli sono i frammenti, più sono difficili da rimuovere dall'ambiente. La distribuzione e la frammentazione della plastica è troppo pervasiva per affrontarla con qualsiasi misura. Può darsi che la natura (come visto con PETase e MHETase) trovi ancora soluzioni per altri tipi di polimeri con enzimi diversi." Il suo consiglio:cessare la produzione delle plastiche PET il prima possibile.

Questa storia fa parte di Covering Climate Now, una collaborazione globale di oltre 250 agenzie di stampa per rafforzare la copertura della storia del clima.

Ora è deprimente

Noi umani compriamo 1 milione di bottiglie di plastica ogni minuto.