Newswise — Ежегодно во всем мире производится 400 миллионов тонн пластиковых изделий, половина из которых — это одноразовые предметы, выбрасываемые в течение года. В частности, небиоразлагаемые пластиковые отходы, для естественного разложения которых требуется более 500 лет, в основном утилизируются на свалках. В ходе этого процесса образуется микропластик, нарушающий экосистемы или накапливающийся в организмах, усиливающий их вредное воздействие. Поскольку свалки по всему миру достигают своей вместимости, решение этой проблемы становится все более актуальным.

Доктор Ан, исследовательская группа Юнг Хо в Исследовательском центре чистой энергии Корейского института науки и технологий (KIST, президент Сан-Рок О) разработала технологию, которая использует ферменты, полученные из микроорганизмов, для биоразложения полиэтилена.

Полиэтилен составляет 35% ежегодно производимого пластика и широко используется для различных целей, включая упаковочные материалы и полиэтиленовые пакеты. Как и другие небиоразлагаемые пластмассы, полиэтилен часто выбрасывается в океан или почву, где он подвергается непрерывному окислению под действием воздуха и солнечного света. Исследовательская группа впервые успешно идентифицировала фермент, способный расщеплять этот окисленный полиэтилен.

Исследовательская группа сосредоточилась на липазы — ферменте, расщепляющем природный полимерный липид, который по химической структуре похож на полиэтилен. Затем они разработали процесс очистки и производства липазы, основанный на синтетической биологии, и успешно обнаружили Пелозинус ферментанс липаза 1 (PFL1). Когда эта липаза, полученная из анаэробной бактерии Пелозинус ферментанс был применен к полиэтилену, средневесовая молекулярная масса снизилась на 44,6%, а среднечисловая молекулярная масса — на 11,3%, что указывает на степень биоразложения. Кроме того, с помощью электронной микроскопии они обнаружили разрывы и трещины на поверхности разложившегося полиэтилена, что подтвердило процесс биоразложения, вызванный ферментом.

Исследовательская группа также использовала компьютерное моделирование для анализа взаимодействия между PFL1 и полиэтиленом, впервые выяснив механизм биоразложения. Они заметили, что фермент PFL1 прочно связывается с поверхностью полиэтилена, а затем расщепляет его на небольшие сегменты. Ожидается, что эти результаты помогут улучшить свойства фермента PFL1 и найти новые ферменты, разлагающие пластик.

Современные методы утилизации пластиковых отходов, такие как сжигание и химическое разложение, при разложении выделяют токсичные вещества и требуют дорогостоящих катализаторов. Однако фермент PFL1 можно производить массово с использованием возобновляемых ресурсов, и в этом процессе не образуются токсичные вещества, что делает его экологически чистой технологией. Кроме того, спирты и карбоновые кислоты, образующиеся в процессе биоразложения, могут быть использованы для повторного синтеза пластика или производства химических материалов.

Доктор Ан заявил: «Недавно открытый фермент продемонстрировал возможность биоразложения неразлагаемых пластиковых отходов, с которыми раньше было трудно обращаться. Мы стремимся коммерциализировать технологию, чтобы решить проблему перенасыщения свалок и достичь устойчивой экономики замкнутого цикла для пластмасс».

###

KIST был основан в 1966 году как первый научно-исследовательский институт в Корее, финансируемый государством. KIST теперь стремится решать национальные и социальные проблемы и обеспечивать двигатели роста посредством передовых и инновационных исследований. Для получения дополнительной информации посетите веб-сайт KIST по адресу: https://eng.kist.re.kr/

Это исследование было поддержано Министерством науки и информационных технологий (министр Сан Им Ю) в рамках крупных проектов KIST, программы исследований творческой конвергенции (CAP20024-300) и программы исследований и разработок в области ядерной энергии (RS-2022-00156234). Результаты были опубликованы в последнем номере международного журнала Bioresource Technology (IF 11.1, JCR 2,5%).