Cercetătorii au descoperit 12 enzime capabile să descompună poliuretanul și nailonul
Cercetătorii de la Universitatea Aarhus și Institutul Tehnologic Danez au identificat 12 enzime capabile să descompună poliuretanul (PUR) și nailonul, două dintre cele mai dificile tipuri de plastic de reciclat. Descoperirea a fost făcută prin bioprospecție, o metodă care presupune căutarea în natură a organismelor și materialelor genetice cu potențial de utilizare în cercetare și industrie.
Echipa a colectat milioane de bacterii din mai multe medii contaminate cu plastic: o groapă de gunoi din Kenya, Grădina Tropicală Randers Regnshov, intestinele unor larve și un compost near Aarhus. Pentru izolarea bacteriilor capabile să descompună legăturile chimice din poliuretan și nailon, cercetătorii au folosit sonde fluorescente și sortarea celulară activată prin fluorescență (FACS). Enzimele active au fost apoi purificate și identificate prin cromatografie, teste de activitate și spectrometrie de masă.
Enzima CCPUR1, cel mai promițător candidat
Cea mai promițătoare enzimă, denumită CCPUR1, provine din bacteria Chelatococcus composti și a fost găsită în compost. Numele său derivă din prescurtarea termenului PURase — poliuretan hidrolază. CCPUR1 se remarcă printr-o clemă de legare foarte largă, care îi permite să acomodeze polimeri mari, și este deosebit de stabilă, suportând temperaturi mai ridicate și o gamă variată de solvenți mai bine decât celelalte enzime identificate.
Potrivit cercetătorilor, bacteria din compost a evoluat această enzimă pentru a descompune polimeri vegetali greu degradabili, precum ceara și lignina. Compostul poate atinge temperaturi de până la 80°C, ceea ce explică stabilitatea termică a enzimei.
În teste de laborator, CCPUR1 a reușit să descompună, în trei zile, puțin sub 1% din spuma de poliuretan dintr-o saltea, în formă pulverizată. Într-un studiu ulterior publicat în revista Chem Catalysis, cercetătorii au colaborat cu Universitatea din Porto pentru a îmbunătăți enzima prin simulări computerizate și editare țintită a ADN-ului. Versiunea modificată a descompus aproximativ 1,4% din poliuretanul dintr-o talpă de pantof reală, fără nicio pretratare a plasticului.
Perspective pentru reciclare
Celelalte 11 enzime identificate nu sunt lipsite de utilitate. Ele acționează cel mai bine asupra fragmentelor mici de plastic și ar putea completa CCPUR1 în viitoare combinații de procese. Deoarece enzimele sunt selective, cercetătorii imaginează un „cocktail enzimatic”: mai întâi îndepărtarea și spălarea poliuretanului, apoi adăugarea enzimelor care degradează nailonul — un lucru pe care metodele chimice nu îl pot realiza în același mod.
Totuși, calea până la reciclarea industrială a PUR și nailonului rămâne lungă. Enzima ar putea necesita combinarea cu degradarea mecanică și chimică pentru a face plasticul mai „digerabil”. Avantajul real al enzimelor constă în faptul că funcționează în condiții blânde, la temperaturi și presiuni mai scăzute decât cele utilizate în majoritatea tehnologiilor actuale de reciclare.
Poliuretanul se regăsește în spume de saltele, tălpi de pantofi, izolații pentru frigidere, iar nailonul în îmbrăcăminte, genți, autoturisme, frânghii, componente de motor și plase de pescuit. Ambele sunt derivate din petrol, o resursă finită, iar o proporție foarte mare din milioanele de tone de PUR produse global ajung să fie incinerate sau depozitate în gropi de gunoi.
