クリスチャン・ソネンデッカーと彼の研究チームは、ライプツィヒ墓地で堆肥の山を掃除しているときに、これまでに見たことのない7つの酵素を発見しました。
彼らは、世界で最も生産量の多いプラスチックであるPETプラスチックを食べるタンパク質を探していました。 ボトル入り飲料水やブドウなどの食料品によく使用されます。
DWがライプツィヒ大学の研究室を訪れたとき、科学者たちはサンプルを研究室に持ち帰ったとき、あまり期待していなかったとソネンデッカー氏は語った。
それは彼らが暴言を吐いた2番目のダンプであり、彼らはPETを食べる酵素はまれであると考えました。
しかし、サンプルの1つで、PHL7と呼ばれる酵素またはポリエステル加水分解酵素が見つかりました。 そしてそれは彼らに衝撃を与えました。 PHL7酵素は、プラスチック片全体を1日以内に分解しました。
7つの酵素がPETを分解する速度をテストするために、Sonnendeckerと彼のチームは、水の混合物、たとえば細菌の検出によく使用されるリン酸緩衝液、および新しい酵素を7つの個別の試験管に追加しました。
混合物を試験管に加えた後、チームは各容器にPETプラスチックの小さな断片を加えて、分解にかかる速度を確認しました。
2つの酵素がプラスチックを「食べる」：PHL7対LCC
PHL7は、今日のPETプラスチック食実験で使用されている標準酵素であるLCCよりもPETプラスチックを「食べる」速度が速いようです。
彼らの発見がまぐれではないことを確認するために、SonnendeckerのチームはPHL7をLCCと比較し、両方の酵素が複数のプラスチック容器を分解しました。 そして彼らはそれが真実であることに気づきました：PHL7はより速かったです。
カナダのオンタリオ州にあるクイーンズ大学の酵素学者であるグラハム・ハウは、次のように述べています。
PETの劣化についても研究しているが、ライプツィヒの研究には関与していなかったハウは、ChemistryEuropeで発表された研究に驚いているようでした。
「どうやら、あなたは自然に行き、どこでもこれを行う酵素があるだろう」とハウは言った。
PETプラスチックはみんなです
PETプラスチックはリサイクルできますが、生分解しません。 核廃棄物やパートナーへの厄介なコメントのように、PETプラスチックが作成されると、それが実際になくなることはありません。
新製品に作り変えることができます。たとえば、リサイクルされたウォーターボトルからトートバッグを作るのは難しくありません。 しかし、プラスチックの品質はサイクルごとに弱まります。
そのため、多くのPETは、最終的にはカーペットや、ごみ処理場に廃棄される膨大な数のトートバッグなどの製品になります。
この問題の解決を検討する方法は2つあります。1つは、すべてのPETプラスチックの生産を停止することです。
しかし、材料は非常に一般的であるため、企業がすぐに生産を停止したとしても、何百万もの空の清涼飲料ボトル、またはそれらのボトルから作られたトートバッグが何千年もの間存在し続けます。
これは、酵素PHL7で処理された後のブドウの容器の外観です。白い粒子は、テレフタル酸とエチレングリコールの残り物であり、低品質のバージョンではなく、新しいPETを作成するために使用できる化学物質です。
2番目の方法は、プラスチックを強制的に劣化させることです。 科学者たちは何十年もの間それを行う酵素を見つけようとしてきました、そして2012年に彼らはLCC、または「葉の枝の堆肥クチナーゼ」を見つけました。
LCCは、LCCの成分であるPETaseを使用して、エステラーゼと呼ばれる別の酵素と組み合わせると、PETプラスチックを分解できることを示したため、大きな進歩でした。
エステラーゼ酵素は、加水分解と呼ばれるプロセスで化学結合を切断するために使用されます。
LCCに取り組んでいる科学者は、酵素が天然高分子と合成高分子を区別しないことを発見しました。後者はプラスチックです。 代わりに、LCCはPETプラスチックを天然に存在する物質として認識し、天然高分子のように食べます。
酵素のエンジニアリング
LCCの発見以来、Sonnendeckerのような研究者は、自然界で新しいPETを食べる酵素を探してきました。 LCCは良いと彼らは言いますが、それには限界があります。 それはそれが何であるかについては速いですが、それでもPETを分解するのに数日かかり、反応は非常に高温で起こらなければなりません。
他の科学者や研究者は、LCCをより効率的にするためにLCCを設計する方法を見つけようとしています。
Carbiosと呼ばれるフランスの会社がそれを行っています。 彼らはLCCを設計して、より速く、より効率的な酵素を作成しています。
他の場所では、テキサス大学オースティン校の研究者が、機械学習アルゴリズムを使用してPETを食べるタンパク質を作成しました。 彼らは彼らのタンパク質が24時間でPETプラスチックを分解することができると言います。
クイーンズ大学の化学教授であるDavidZechelは、これらのアプローチは常に既知のものから始まると述べました。研究者は必ずしも新しいものを見つけるとは限りませんが、すでに発見されたものを改善するために取り組んでいます。
チームは、酵素PHL7によって分解される前に、瓶の中のこのような清涼飲料ボトルに適用される「前処理」をテストしています。
Zechel氏によると、研究者はPETを分解するための最適な酵素を作成しようとするため、このタイプのエンジニアリングは重要です。
Sonnendeckerの研究は、「PETに関して」天然に存在する酵素の可能性に関して「表面を遠隔で引っかいたことさえない」ことを示しています。
ボトルはまだ生分解しません
Sonnendeckerの新しく発見された酵素にも限界があります。 食料品店でブドウを購入した容器を分解することはできますが、清涼飲料のボトルを分解することはできません。 まだ。
ドリンクボトルに使用されているPETプラスチックは、引き伸ばされて化学的に変化しているため、ブドウの容器に使用されているPETよりも生分解しにくくなっています。
テストでは、Sonnendeckerのチームは、PETボトルに適用される前処理を開発しました。これにより、酵素がプラスチックを分解しやすくなります。 しかし、その研究はまだ発表されていません。
研究者によると、業界の支援があれば、PHL7を使用してPETを大規模に分解する技術は約4年で完成する可能性があります。
編集者：Zulfikar Abbany
