Полювання на ферменти в дикій природі
Науковці з Центру міждисциплінарних нанотехнологій Орхуського університету в Данії Андреас Меллеб'єрг та Мальте К'єр Бендтсен розпочали пошуки мікроорганізмів, здатних знищувати пластик, повідомляє видання Earth.com. Вони вирішили шукати біокаталізатори в теплих умовах, де пластик лежить роками, замість традиційного аналізу баз даних.
У межах дослідження Меллеб'єрг вирушив до Кенії, де збирав зразки на величезному сміттєзвалищі. Дослідники також узяли зразки з тропічного зоопарку Randers Regnskov за 34 кілометри від університету, перевірили кишківник личинок воскової молі та набрали лопату компосту на станції переробки за 10 кілометрів від кампусу.
Для швидкого пошуку потрібних мікробів команда застосувала методологію біопроспектингу. Дослідники змішали бактерії з молекулами, що імітують хімічні зв'язки всередині поліуретану та найлону. Цей матеріал починає світитися під час контакту з необхідним ферментом. Спеціальний клітинний сортувальник перевіряв до 10 000 бактерій на секунду, відбираючи лише ті, що випромінювали світло.
Науковці виявили 29 бактерій та ізолювали 12 активних ферментів: 10 для поліуретану та два для найлону. Найкращі результати показав фермент CCPUR1, який виробляє бактерія Chelatococcus composti із купи компосту в Орхусі. Цей фермент має широкий зв'язувальний центр для великих молекул пластику та витримує температуру до 80 градусів Цельсія.
Перші результати та перспективи технології
У перших експериментах CCPUR1 розщепив трохи менше 1% подрібненої матрацної піни за три дні. Згодом данські науковці разом із фахівцями з Університету Порту модифікували ДНК ферменту за допомогою комп'ютерного моделювання. Покращена версія розщепила близько 1,4% поліуретану з взуттєвої підошви за три дні без жодної попередньої обробки пластику.
Дослідження підкреслює силу ферментів. Їхня справжня перевага у переробці полягає в тому, що вони працюють у м'яких умовах, тобто за нижчих температур і тиску, ніж ті, які використовують у більшості сучасних технологій переробки,
– каже Розі Грем, дослідниця Орхуського університету.
Дослідники планують використовувати суміш різних ферментів. Наприклад, фермент PYNYL1 з іншого компосту показав найкращі результати у розщепленні найлону. Поєднання таких ферментів із попередньою механічною або хімічною обробкою може створити повноцінну технологію для промислової переробки складного пластику.