Введение

В прошлом месяце ученые сделали важный шаг к решению глобального кризиса пластиковых отходов . Они открыли TPADO — природное решение нашей общей проблемы с пластиком. Ответ — фермент, способный расщеплять терефталат (TPA). TPA является одним из строительных блоков полиэтилентерефталатного пластика (PET). Мы используем PET для производства одежды, ковров и одноразовых бутылок для воды.

Профессор Джен Дюбуа из Университета штата Монтана и профессор Джон Макгихан из Университета Портсмута совместно руководили исследованием. Мы не используем ТПА нигде, кроме ПЭТ. Большинство бактерий даже не могут распознать ТПА. Однако команда из Портсмута продемонстрировала, что фермент из бактерий, потребляющих ПЭТ, легко распознает ТПА. Затем исследовательская группа из Университета штата Монтана показала, что этот фермент, который они назвали TPADO, может расщеплять ТПА с удивительной эффективностью.

Ученые надеются, что их выдающаяся работа поможет безопасно утилизировать 400 миллионов тонн пластика, производимого каждый год. Они также надеются, что их новаторская работа откроет новые двери для открытия и улучшения таких ферментов, как TPADO. Их работа окажет огромную помощь правительствам и организациям в борьбе с пластиковым загрязнением. Ферменты могут создавать биологические системы, которые превращают пластиковые отходы в полезные продукты.

Профессор МакГихан говорит, что за последние несколько лет мы стали свидетелями феноменального прогресса в разработке ферментов, расщепляющих ПЭТ-пластики на их основные структурные блоки. Однако их работа идет еще дальше. Они впервые показали, как ферменты могут расщеплять эти основные структурные блоки на еще более простые молекулы. Бактерии могут затем использовать эти молекулы и производить природные материалы и химические вещества, превращая пластиковые отходы в необходимые и ценные продукты.

Ферменты расщепляют пластиковые отходы всего за несколько дней. Обычно пластик разлагается в течение 450–500 лет.

Исследование, которое привело к открытию TPADO, было частью международного сотрудничества между Великобританией и США. Работа объединила исследователей из различных научных областей, чтобы помочь решить нашу коллективную проблему человечества: пластиковые отходы.

Предыдущее исследование

За последние пять лет многие ученые добились прорывов в разработке ферментов, расщепляющих распространенные виды пластика, такие как ПЭТ. Ученые давно стремятся к созданию замкнутой экономики для пластиковых отходов. Развитие технологий последних лет показало, насколько далеко может продвинуться биологическая инженерия в решении мировых проблем. Эти достижения вселили во многих людей оптимизм относительно нашего будущего как человечества и будущего нашей планеты.

В 2016 году японские ученые обнаружили бактерию, которая естественным образом поглощает ПЭТ-пластик. Бактерия использовала ферменты для расщепления пластиковых отходов за несколько недель. 2020 год стал свидетелем открытия «ПЭТазы». ПЭТАза была более эффективной версией открытого в Японии бактериального фермента. Ученые обнаружили, что когда они объединяют суперфермент под названием «МГЕТаза» с ПЭТазой, он может расщеплять пластик в шесть раз быстрее, чем предыдущие ферменты.

Пластиковая проблема

Проблема пластиковых отходов — это экологический кризис, начавшийся почти 70 лет назад. Ученые предсказывают, что к 2050 году в наших океанах будет больше пластика, чем рыбы. Экологи считают пластиковые отходы одной из самых серьезных экологических угроз для животных и людей.

Широкое использование пластика началось после Второй мировой войны. С тех пор человечество произвело и выбросило 9 миллиардов метрических тонн пластика. Пластик не разлагается полностью, а распадается на мельчайшие частицы. Это означает, что большая часть пластика, произведенного 70 лет назад, до сих пор существует на Земле! Наша общая проблема как общества — это слишком много пластика. Найти решения нашей проблемы с пластиком — непростая задача.

На протяжении десятилетий люди считали переработку одним из решений. Но то, как мы перерабатываем наши отходы, является частью проблемы пластика. Большинство западных стран отправляют свои пластиковые отходы в азиатские страны, особенно в Юго-Восточную Азию. Западные страны, перенаправляя свои отходы, открыли множество нелегальных рынков в Азии.

Удобство пластика привело к тому, что у людей возникла культура выбрасывания отходов. Пластмассы произвели революцию в медицине, помогая исследователям создавать устройства для спасения жизней, сделали возможными космические путешествия и спасли жизни с помощью шлемов и инкубаторов. Срок службы большей части пластика, который мы используем сегодня, составляет от нескольких минут до нескольких часов. Тем не менее, этот пластик остается в окружающей среде на протяжении сотен лет.

В 1950 году производство пластика составляло 2.3 миллиона тонн . К 2015 году эта цифра выросла в геометрической прогрессии и достигла 448 миллионов тонн. Эксперты прогнозируют, что к 2050 году это число удвоится. В прибрежных странах около 8 миллионов тонн пластиковых отходов, переносимых ветром и реками, ежегодно попадают в океан.

Пластиковые отходы вредят миллионам животных, от птиц до рыб. Практически все виды морских птиц потребляют пластик. Пластиковые отходы в основном влияют на морских животных, запутывая их и моря голодом. Животные умирают от голода из-за пластика, потому что их желудки настолько переполнены отходами, что это значительно снижает их аппетит. Брошенные рыболовные снасти душат китов, черепах, тюленей и других морских животных. Ученые обнаружили микропластик в мидиях, креветках и рыбе, и мы его потребляем!

Заключение

Мы только что прочитали о том, как пластиковое загрязнение разрушает окружающую среду, животных и здоровье населения. Сегодня пластиковые отходы представляют собой одну из самых серьезных экологических угроз в мире , поэтому научные открытия, такие как TPADO, крайне необходимы. Ферменты, подобные TPADO, расщепляют пластик на основные молекулы, которые мы можем использовать для производства новых пластиковых изделий. Эти ферменты помогают нам поддерживать замкнутый цикл производства и потребления пластика. Открытие этих ферментов означает, что мы можем получить более быстрый, менее энергоемкий и экологичный процесс переработки пластика. Ферменты работают с пластиком при комнатной температуре и давлении, снижая необходимость в традиционном методе переработки пластика, требующем нагревания до сотен градусов. Открытие таких ферментов, как TPADO, поможет человечеству разработать биологические системы, способные расщеплять пластиковые отходы естественным путем и без выделения токсичных веществ. Однако ученые выразили сомнение в возможности использования ферментов, подобных TPADO, в промышленных масштабах. Но благодаря этому прорыву исследователи полны оптимизма и продолжают свои усилия по поиску решения мировой проблемы пластиковых отходов. Внимательно следите за новостями — в ближайшем будущем вас ждет невероятный скачок вперед.

Читайте также: Взрыв при запуске ракеты SpaceX вызывает опасения по поводу воздействия на окружающую среду.