Researchers have identified and engineered an enzyme which can digest and consume some of our most commonly polluting plastica providing a hope for recycling and fighting inquinamento
Inquinante plastica è la più grande sfida ambientale in tutto il mondo sotto forma di plastica inquinamento and optimal solution to this problem still remains elusive. Most plastica are made from petroleum or natural gas which are non-renewable resources that are extracted and processed using energy-intensive techniques. Thus, their manufacturing and production itself is very destructive for fragile ecosystems. The destruction of plastic (mostly by incineration) causes air, acqua e terra inquinamento. About 79 per cent of plastic produced over the last 70 years has been thrown away, either into landfill sites or into the general environment while only about nine per cent is recycled with the rest incinerated. This process of incineration exposes vulnerable workers to toxic chemicals which include cancer-causing substances. The oceans are said to contain some 51 trillion microplastic particles and are slowly depleting marine life. Some of the plastic microparticles get blown away in air leading to inquinamento and it’s a real possibility that we might be inhaling them. No one could have predicted in the 1960s that advent and popularity of plastics would one day become a burden with huge plastic waste found floating in our beautiful oceans, air and dumped on our precious lands.
Plastica packaging is the biggest threat and most corrupt use of plastics. But the problem is that plastic bag is everywhere, used for every little purpose and there is no control over its usage. This kind of synthetic plastic does not biodegrade, instead just sits and accumulates in landfills and contributes to environmental inquinamento. There have been initiatives for “complete plastic ban”, especially polystyrene which is used in packaging. However, this is not leading to desired results as plastic is still ubiquitous in land, air and water and is ever growing. Safe to say that plastic may not even be visible to the naked eye all the time but it’s everywhere! It is unfortunate that we are unable to tackle the plastic material’s recycling and dispose problem.
In uno studio pubblicato Atti della National Academy of Sciences USA, i ricercatori hanno scoperto un noto natural enzima che si nutre di plastica. Questa è stata una scoperta casuale mentre stavano esaminando la struttura di un enzima che è stato trovato nei rifiuti pronti per essere riciclati in un centro in Giappone. Questo enzima chiamato Ideonella sakaiensis 201-F6, è in grado di "mangiare" o "nutrirsi" di plastica brevettata PET o polietilene tereftalato che è più comunemente usato in milioni di tonnellate di bottiglie di plastica. L'enzima ha sostanzialmente permesso al batterio di degradare la plastica come fonte di cibo. Attualmente non esistono soluzioni di riciclaggio per il PET e le bottiglie di plastica in PET persistono per più di centinaia di anni nell'ambiente. Questo studio condotto da team dell'Università di Portsmouth e del National Renewable Energy Laboratory (NREL) del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti ha generato un'immensa speranza.
L'obiettivo originale era determinare la struttura cristallina tridimensionale di questo enzima naturale (chiamato PETase) e utilizzare queste informazioni per capire come funziona esattamente questo enzima. Hanno usato un intenso raggio di raggi X - che sono 10 miliardi di volte più luminosi del sole - per chiarire la struttura e vedere i singoli atomi. Tali fasci potenti hanno permesso di comprendere il funzionamento interno dell'enzima e hanno fornito schemi corretti per essere in grado di progettare enzimi più veloci ed efficienti. È stato rivelato che la PETase sembra molto simile a un altro enzima chiamato cutinasi, tranne per il fatto che la PETase ha una caratteristica speciale e un sito attivo più "aperto", che si pensa possa ospitare polimeri prodotti dall'uomo (invece di quelli naturali). Queste differenze hanno immediatamente indicato che la PETase potrebbe essere più evoluta, specialmente in un ambiente contenente PET, e quindi potrebbe degradare la PET. Hanno mutato il sito attivo della PETase per farlo sembrare più simile alla cutinasi. Quello che seguì fu un risultato totalmente inaspettato, il mutante della PETasi fu in grado di degradare il PET anche meglio della PETasi naturale. Pertanto, nel processo di comprensione e nel tentativo di migliorare la capacità dell'enzima naturale, i ricercatori hanno finito per ingegnerizzare accidentalmente un nuovo enzima che era persino migliore dell'enzima naturale nella scomposizione del PET. plastica. Questo enzima potrebbe anche degradare il polietilene furandicarbossilato, o PEF, un sostituto a base biologica della plastica PET. Ciò ha generato la speranza di affrontare altri substrati come il PEF (polietilene furanoato) o anche il PBS (polibutilene succinato). Gli strumenti per l'ingegneria e l'evoluzione degli enzimi possono essere applicati continuamente per ulteriori miglioramenti. I ricercatori stanno cercando un modo per migliorare l'enzima in modo che la sua funzione possa essere incorporata in un potente impianto industriale su larga scala. Il processo ingegneristico è molto simile agli enzimi che vengono attualmente utilizzati nei detersivi per il lavaggio biologico o nella produzione di biocarburanti. La tecnologia esiste e quindi la fattibilità industriale dovrebbe essere realizzabile nei prossimi anni.
Sono necessarie ulteriori ricerche per comprendere alcuni aspetti di questo studio. In primo luogo, l'enzima scompone i pezzi di plastica più grandi in pezzi più piccoli, quindi supporta il riciclaggio delle bottiglie di plastica, ma tutta questa plastica deve essere prima recuperata. Questa plastica "più piccola" una volta recuperata potrebbe essere utilizzata per trasformarle in bottiglie di plastica. L'enzima non può davvero "andare a trovare la plastica da solo" nell'ambiente. Un'opzione proposta potrebbe essere quella di piantare questo enzima in alcuni batteri che possono iniziare a scomporre la plastica a un ritmo più elevato pur resistendo alle alte temperature. Inoltre, l'impatto a lungo termine di questo enzima deve ancora essere compreso.
The impact of such an innovative solution to tackle plastic waste would be very high on a global scale. We have been trying to tackle the plastic problem ever since the advent of plastic itself. There have been laws banning single-plastic use and also recycled plastic is now favoured everywhere. Even small steps like banning plastic carry bags in supermarkets has been all the over the media. The point is, we need to act fast if we would like to preserve our pianeta dalla plastica inquinamento. Though we must carry on adopting recycling in our everyday life while encouraging our children to do so as well. We still need a good long-term solution which can go hand in hand with our own individual efforts. This research marks a beginning for tackling one of the biggest problems which our pianeta sta affrontando.
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Fonte (s)
Harry P et al. 2018. Caratterizzazione e ingegnerizzazione di una poliesteriasi aromatica che degrada la plastica. Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze. https://doi.org/10.1073/pnas.1718804115
