In 2016, na vijf jaar zoeken in stapels afval, ontdekten Japanse onderzoekers een bacteriestam die van nature evolueerde om weg te eten van polyethyleentereftalaat, het gewone plastic dat bekend staat als PET of polyester.
Zoals Smithsonian.com destijds meldde, konden de nieuwe bacteriën PET afbreken in veel kleinere verbindingen. De ontdekking was een veelbelovende stap in de richting van een oplossing voor 's werelds probleem van de montage van plastic.
Nu hebben wetenschappers van de Universiteit van Portsmouth in het VK en het National Renewable Energy Laboratory van het Amerikaanse ministerie van Energie een nieuwe doorbraak bereikt. Tijdens het bestuderen van de structuur van een enzym dat in die bacterie voorkomt, creëerden de onderzoekers per ongeluk een "mutant enzym" dat plastic binnen enkele dagen kan afbreken.
Door dit gelukkige ongeluk kunnen flessen volledig worden gerecycled naar hun oorspronkelijke vorm, zo meldt Damian Carrington van The Guardian . De onderzoekers detailleren hun resultaten in een studie eerder deze maand gepubliceerd in Proceedings van National Academy of Sciences .
Polyethyleentereftalaat is een sterk maar lichtgewicht plastic. Het wordt polyester genoemd bij gebruik in stoffen en vezels, maar PET bij gebruik in flessen, potten, containers en verpakkingen, volgens PETRA, de branchevereniging die Noord-Amerikaanse PET-producenten vertegenwoordigt.
Zoals Linda Poon rapporteert voor CityLab, worden er elke minuut een miljoen plastic flessen geproduceerd, en het grootste deel - ongeveer 90 procent - belandt op stortplaatsen, oceanen en parken in plaats van gerecycled te worden. Het kan eeuwen duren voordat PET op natuurlijke wijze wordt afgebroken. Wat wordt gerecycled, wordt meestal gebruikt in textiel, zoals kleding of tapijten.
Zoals Carrington meldt, wilde het team van onderzoekers onder leiding van professor John McGeehan van de Universiteit van Portsmouth aanvankelijk alleen het enzym aanpassen om te zien hoe het was geëvolueerd. Ze begonnen met het uitzoeken van de exacte structuur van het enzym van de bacteriën, en gebruikten vervolgens röntgentechnologie om individuele atomen te onderzoeken.
Ze ontdekten dat de structuur leek op een structuur die evolueerde om een natuurlijk polymeer af te breken, cutin genaamd, dat voor veel planten een wasachtige, waterafstotende coating vormt. Bij het aanpassen van het enzym om deze gelijkenis te onderzoeken, hebben ze per ongeluk een verbinding gekregen die plastic 20 procent efficiënter kan afbreken.
"Wat eigenlijk bleek, was dat we het enzym verbeterden, wat een beetje een schok was", vertelt McGeehan aan Carrington.
Close-up van een nieuw gemaakt enzymafbrekend PET-plastic. (Dennis Schroeder / NREL) Zoals onderzoek keer op keer heeft aangetoond, is plastic een steeds groter wordend probleem voor de oceanen in de wereld. Uit een studie uit 2015 bleek dat jaarlijks ongeveer acht miljoen ton plastic de oceaan bereikt, meldde National Geographic destijds. En al dat plastic is schadelijk voor dieren in het wild. Veel zeevogels en andere zeedieren chow neer op de kleurrijke stukjes, verward het plastic voor voedsel.
Dit betekent dat een mogelijke oplossing voor ons kunststofprobleem een belangrijke vooruitgang zou kunnen zijn. Maar kan het gemuteerde enzym dit probleem echt oplossen?
Volgens de in Washington, DC gevestigde non-profit Ocean Conservancy is het antwoord op die vraag nee. In een reactie op de nieuwe studie publiceerde de conservancy een verklaring waarin Ramani Narayan, hoogleraar chemische technologie en materiaalkunde aan de Michigan State University, werd geciteerd: “Het probleem zit niet in de 'technologie' om PET te hergebruiken of te ontmantelen in zijn bestanddelen, maar herstel en economie van de gebruikte processen. Semi-kristallijne PET-flessen zijn al volledig recyclebaar binnen onze huidige systemen. ”
Met andere woorden, het grootste probleem is niet het plastic af te breken maar het plastic uit de oceaan te verwijderen. In plaats daarvan suggereert de conservancy in de eerste plaats moeite te doen om plastic uit de oceaan te houden.
Zoals Poon meldt, is dit niet de eerste keer dat wetenschappers interessante, potentieel plastische probleemoplossende ontdekkingen hebben gedaan. Vorig jaar kondigden onderzoekers in Spanje de ontdekking aan van een soort waxworm die zich uit een plastic zak zou kunnen opeten.
De onderzoekers zijn echter optimistisch over hun 'gemuteerde enzym'. Volgens een persbericht zijn ze nu bezig om de tijd die het enzym nodig heeft om plastics af te breken, te verkorten. Het versnellen van het proces kan een legitiem grootschalig gebruik mogelijk maken - en kan betekenen dat minder plastic in de eerste plaats in het milieu terechtkomt.
"Wat we hopen te doen is dit enzym gebruiken om dit plastic terug te zetten in zijn oorspronkelijke componenten, zodat we het letterlijk weer kunnen recyclen tot plastic, " vertelt McGeehan aan Carrington. "Het betekent dat we geen olie meer hoeven op te graven en fundamenteel gezien zou het de hoeveelheid plastic in het milieu moeten verminderen."
