En af motorerne bag økonomisk udvikling i anden halvdel af forrige århundrede var plastik. De er billige, nemme at fremstille, modstandsdygtige, elastiske og, hvis de er løse, gennemsigtige, men de har en b-side, da de ikke er biologisk nedbrydelige, da der ikke er nogen levende organisme, der er i stand til at spise af dem.
Deres lange holdbarhed er uden tvivl en af de store udfordringer, vi står over for, eftersom der skal gå minimum fire hundrede og halvtreds år, før polymerer kan begynde nedbrydningsprocessen på molekylært niveau.
Det anslås, at der produceres mere end 300 millioner tons plastik globalt, hvoraf 90% stammer fra olie, og en lille del, cirka 15%, vil blive genvundet og genvundet på globalt plan.
Af den astronomiske mængde ender i gennemsnit otte millioner tons hvert år med at flyde i vores have, hvor de synker, ophobes i sedimenterne eller ender med at blive inkorporeret i den menneskelige fødekæde.
Kortsigtede forudsigelser er slet ikke rosenrøde, nogle autoritative stemmer anslår, at i 2050 vil produktionen af plastikaffald nå op på tretten milliarder tons. En figur, der uden tvivl tvinger os til at tage energiske og presserende foranstaltninger.
Tak i 2016 opdagede vi eksistensen af en mulig allieret, og som det er sket så mange gange i videnskabens historie, spillede serendipity en vigtig rolle. I år undersøgte en gruppe japanske forskere bakteriekolonier på et genbrugsanlæg i byen Sakai, Japan. I denne periode analyserede vi bakterierne ekstraheret fra polyethylenterephthalat (PET) resterne ud over komponenten (ethylenglycol og terephthalsyre).
Overrasket opdagede de, at en bakterie, som fik navnet Ideonella sakaiensis, var i stand til at bruge PET som en primær kulstofkilde. Nogen tid senere var det muligt at vise, at mikroorganismen har to nøglegener, der kan 'opsluge' PET: en PETase og en mono(2-hiroexiethyl)terephthalathydrolase.
En håbefuld løsning
Opdagelsen af stofskiftekæden gjorde det muligt at forklare, hvorfor Ideonella har etableret sin bolig i et genbrugsanlæg, men det, der mangler at blive opklaret, er, hvad der har været vejen for bakterien til at have udviklet sig til at omdanne en plastik, som blev patenteret i årti af XNUMX'erne af forrige århundrede, i sin fødekilde.
Bakterien er i stand til at omdanne PET til poly(3-hydroxybutyrat) – også kendt som PHB – som er en type biologisk nedbrydelig plast. Tiltrækningen ved denne historie er, at PET skønnes at nedbrydes med en hastighed på 0,13 mg pr. kvadratcentimeter pr. dag, ved en temperatur på 30ºC, en elimineringshastighed, der bliver 'overordentlig langsom'.
Heldet smilede til os igen i 2018, da forskere ved Postmouth University (UK) ved et uheld designede et enzym, der forstærkede bakteriel PETase.
På dette tidspunkt er det blevet forsøgt at tage et yderligere skridt for at forstærke dets produktivitet ved at 'indsætte' det mutante enzym i en ekstremofil bakterie, der er i stand til at modstå temperaturer over 70ºC, et tal hvor PET er mere tyktflydende. Denne "overførsel" kunne fremskynde nedbrydningsprocessen med op til 10 %.
Alle disse fund kunne give os en pause og åbne et vindue af håb, da bakterierne 'fortærer plastik' ville være en del af løsningen på miljøproblemet forårsaget af plastik.
Hr Jara
Pedro Gargantilla er internist på El Escorial Hospital (Madrid) og forfatter til flere populære bøger.
