Introductie

Vorige maand hebben wetenschappers een belangrijke stap gezet in de richting van een oplossing voor onze wereldwijde plastic afvalcrisis. Ze ontdekten TPADO, een op de natuur gebaseerde oplossing voor ons collectieve plasticprobleem. Het antwoord is een enzym dat tereftalaat (TPA) kan afbreken. TPA is een van de bouwstenen van polyethyleentereftalaat (PET). We gebruiken PET voor onze kleding, tapijten en wegwerpwaterflessen.

Professor Jen DuBois van Montana State University en professor John McGeehan van de University of Portsmouth leidden het onderzoek gezamenlijk. We gebruiken TPA nergens anders dan in PET. De meeste bacteriën kunnen TPA zelfs niet herkennen. Het team uit Portsmouth toonde echter aan dat een enzym van de bacteriën die PET consumeren, TPA gemakkelijk herkent. Het onderzoeksteam van Montana State University liet vervolgens zien dat dit enzym, dat ze TPADO noemden, TPA met verrassende efficiëntie kan afbreken.

De wetenschappers hopen dat hun uitstekende werk zal helpen bij het veilig verwijderen van de 400 miljoen ton plastic die elk jaar wordt geproduceerd. Ze hopen ook dat hun baanbrekende werk nieuwe deuren zal openen voor het ontdekken en verbeteren van enzymen zoals TPADO. Hun werk zal overheden en organisaties enorm helpen de plasticvervuiling aan te pakken. De enzymen kunnen biologische systemen creëren die plastic afval omzetten in nuttige producten.

Professor McGeehan zegt dat er de afgelopen jaren fenomenale vooruitgang is geboekt in de techniek van enzymen die PET-plastics afbreken tot hun structurele basisblokken. Hun werk gaat echter nog een stap verder. Ze hebben laten zien hoe enzymen deze structurele basisblokken voor het eerst kunnen afbreken tot nog eenvoudigere moleculen. Bacteriën kunnen deze moleculen vervolgens gebruiken en natuurlijke materialen en chemicaliën genereren, waardoor plastic afval essentiële en waardevolle producten worden.

De enzymen breken plastic afval in slechts een paar dagen af. Het duurt doorgaans ongeveer 450 tot 500 jaar voordat kunststoffen zijn afgebroken.

Het onderzoek dat leidde tot de ontdekking van TPADO maakte deel uit van een internationale samenwerking tussen Groot-Brittannië en de VS. Het werk bracht onderzoekers uit verschillende wetenschappelijke velden samen om ons collectieve probleem als mens op te lossen: plastic afval.

Vooronderzoek

De afgelopen vijf jaar hebben veel wetenschappers doorbraken bereikt op het gebied van enzymen die gangbare kunststoffen zoals PET afbreken. Wetenschappers streven al lange tijd naar een circulaire economie voor plastic afval. Recente ontwikkelingen hebben aangetoond hoever biotechnologie kan gaan bij het oplossen van wereldproblemen. Deze ontwikkelingen hebben veel mensen optimistisch gestemd over onze toekomst als mensheid en de toekomst van onze planeet.

In 2016 ontdekten Japanse wetenschappers een bacterie die op natuurlijke wijze PET-plastic consumeerde. De bacterie gebruikte enzymen om in een tijdsbestek van enkele weken plastic afval af te breken. 2020 was getuige van de ontdekking van ‘PETase’. PETase was een beter presterende versie van het in Japan ontdekte bacterie-enzym. Wetenschappers ontdekten dat wanneer ze een superenzym genaamd ‘MHETase’ combineren met PETase, het plastic zes keer zo snel kan worden afgebroken als de eerdere enzymen.

Het plastic probleem

Het probleem van plastic afval is een milieucrisis die bijna 70 jaar geleden begon. Wetenschappers hebben voorspeld dat er in 2050 meer plastic dan vis in onze oceanen zal zijn. Milieuactivisten beschouwen plastic afval als een van de grootste milieubedreigingen ter wereld voor zowel dieren als mensen.

Het wijdverbreide gebruik van plastic begon na de Tweede Wereldoorlog. Sindsdien hebben mensen 9 miljard ton plastic geproduceerd en gedumpt. Plastic breekt niet volledig af, maar valt uiteen in minuscule stukjes. Dit betekent dat een groot deel van het plastic dat 70 jaar geleden is geproduceerd, nog steeds op aarde bestaat! Ons collectieve probleem als samenleving is de enorme hoeveelheid plastic. Het vinden van oplossingen voor ons plasticprobleem is een grote uitdaging.

Al tientallen jaren beschouwen mensen recycling als een van de oplossingen. Maar de manier waarop we ons afval recyclen, maakt deel uit van het plasticprobleem. De meeste westerse landen sturen hun plastic afval naar Aziatische landen, vooral in Zuidoost-Azië. De westerse landen die hun afval afvoerden, openden een groot aantal illegale markten in Azië.

Het gemak dat plastic biedt, heeft ertoe geleid dat mensen een wegwerpcultuur met betrekking tot hun afval hebben ontwikkeld. Plastics zorgden voor een revolutie in de geneeskunde door onderzoekers te helpen levensreddende apparaten te maken, ruimtevaart mogelijk te maken en levens te redden met helmen en couveuses. Het meeste plastic dat we tegenwoordig gebruiken, heeft een levensduur van slechts enkele minuten tot enkele uren. Toch blijft dit plastic honderden jaren in het milieu aanwezig.

In 1950 bedroeg de plasticproductie 2.3 miljoen ton . Dit cijfer steeg exponentieel tot 448 miljoen ton in 2015. Experts voorspellen dat dit aantal tegen 2050 zal verdubbelen. In kustlanden komt jaarlijks ongeveer 8 miljoen ton plastic afval, meegevoerd door wind en rivieren, in de oceaan terecht.

Plastic afval heeft gevolgen voor miljoenen dieren, van vogels tot vissen. Bijna elke zeevogelsoort eet plastic. Plastic afval treft vooral zeedieren doordat ze erin verstrikt raken en verhongeren. Dieren sterven door verhongering als gevolg van plastic, omdat hun magen zo vol zitten met afval dat hun eetlust sterk afneemt. Achtergelaten visnetten verstikken walvissen, schildpadden, zeehonden en andere zeedieren. Wetenschappers hebben microplastics gevonden in mosselen, garnalen en vissen, en wij eten die ook op!

Conclusie

We hebben net gelezen hoe plasticvervuiling ons milieu, dieren en de volksgezondheid vernietigt. Plastic afval is tegenwoordig een van de grootste milieubedreigingen ter wereld , en daarom zijn wetenschappelijke doorbraken zoals TPADO zo hard nodig. Enzymen zoals TPADO breken plastic af tot de basismoleculen, zodat we die kunnen gebruiken om nieuwe plastic producten te maken. Deze enzymen helpen ons een circulaire kringloop van plasticproductie en -consumptie in stand te houden. De ontdekking van deze enzymen betekent dat we een sneller, energiezuiniger en milieuvriendelijker plasticrecyclingproces kunnen ontwikkelen. De enzymen werken in op plastic bij omgevingstemperatuur en -druk, waardoor de conventionele recyclingmethode, waarbij plastic tot honderden graden moet worden verhit, overbodig wordt. De ontdekking van enzymen zoals TPADO zal de mens helpen bij het ontwikkelen van biologische systemen die plastic afval op natuurlijke wijze en zonder giftige stoffen af ​​te breken. Wetenschappers hebben echter aangegeven dat ze er nog niet zeker van zijn of enzymen zoals TPADO op commerciële schaal kunnen worden ingezet. Maar met deze doorbraak zijn onderzoekers zeer optimistisch en zetten ze hun inspanningen voort om een ​​oplossing te vinden voor de wereldwijde plastic afvalproblemen. Houd je ogen open voor een ongelooflijke sprong voorwaarts in de nabije toekomst.

Lees ook: Explosie bij SpaceX-raketlancering roept milieuproblemen op