ความหวังของแบคทีเรียที่ไปถึงพลาสติก

หนึ่งในกลไกของการพัฒนาเศรษฐกิจในช่วงครึ่งหลังของศตวรรษที่ผ่านมาคือพลาสติก ราคาถูก ผลิตง่าย ทนทาน ยืดหยุ่นได้ และหากหลวมก็โปร่งใส แต่มีด้านบี เนื่องจากไม่สามารถย่อยสลายได้ทางชีวภาพ เนื่องจากไม่มีสิ่งมีชีวิตใดที่สามารถกินพวกมันได้

ความทนทานที่ยาวนานของพวกมันคือความท้าทายที่ยิ่งใหญ่อย่างหนึ่งอย่างไม่ต้องสงสัย เนื่องจากต้องใช้เวลาอย่างน้อยสี่ร้อยห้าสิบปีเพื่อให้พอลิเมอร์เริ่มกระบวนการสลายตัวในระดับโมเลกุล

คาดว่ามีการผลิตพลาสติกมากกว่า 300 ล้านตันทั่วโลก โดย 90% มาจากน้ำมันและชิ้นส่วนเล็กๆ ประมาณ 15% จะถูกนำกลับมาใช้ใหม่และนำกลับมาใช้ใหม่ในระดับโลก

จากจำนวนทางดาราศาสตร์นั้น โดยเฉลี่ยแล้วแปดล้านตันจบลงด้วยการลอยตัวในมหาสมุทรของเราทุกปี ที่ซึ่งพวกมันจม สะสมในตะกอน หรือท้ายที่สุดก็ถูกรวมเข้ากับห่วงโซ่อาหารของมนุษย์

การคาดคะเนในระยะสั้นไม่ได้เป็นสีดอกกุหลาบเลย เสียงที่น่าเชื่อถือบางคนคาดการณ์ว่าภายในปี 2050 การผลิตขยะพลาสติกจะสูงถึง XNUMX ล้านตัน ตัวเลขที่ไม่ต้องสงสัยบังคับให้เราใช้มาตรการที่กระตือรือร้นและเร่งด่วน

ขอบคุณในปี 2016 เราค้นพบการมีอยู่ของพันธมิตรที่เป็นไปได้ และอย่างที่ได้เกิดขึ้นหลายครั้งในประวัติศาสตร์ของวิทยาศาสตร์ ความบังเอิญมีบทบาทสำคัญ ปีนี้นักวิทยาศาสตร์ชาวญี่ปุ่นกลุ่มหนึ่งได้สำรวจอาณานิคมของแบคทีเรียที่โรงงานรีไซเคิลในเมืองซาไก ประเทศญี่ปุ่น ในช่วงเวลานี้ เราวิเคราะห์แบคทีเรียที่สกัดจากพอลิเอทิลีนเทเรพทาเลต (PET) ที่ตกค้างเพิ่มเติมจากส่วนประกอบ (เอทิลีนไกลคอลและกรดเทเรพทาลิก)

น่าแปลกใจที่พวกเขาค้นพบว่าแบคทีเรียที่ชื่อ Ideonella sakaiensis สามารถใช้ PET เป็นแหล่งคาร์บอนหลักได้ ในเวลาต่อมา มีความเป็นไปได้ที่จะแสดงให้เห็นว่าจุลินทรีย์มียีนสำคัญสองยีนที่สามารถ 'กิน' PET ได้: เพเทส และโมโน (2-ฮิโรซีเอทิล) เทเรฟทาเลต ไฮโดรเลส

ทางออกแห่งความหวัง

การค้นพบห่วงโซ่การเผาผลาญทำให้สามารถอธิบายได้ว่าทำไม Ideonella ได้สร้างที่อยู่อาศัยในโรงงานรีไซเคิล แต่สิ่งที่ยังคงไม่ได้รับการเปิดเผยคือสิ่งที่เป็นเส้นทางสำหรับแบคทีเรียที่จะพัฒนาเพื่อเปลี่ยนพลาสติกซึ่งได้รับการจดสิทธิบัตรใน ทศวรรษที่สี่สิบของศตวรรษที่ผ่านมา ในแหล่งอาหารของมัน

แบคทีเรียสามารถแปลง PET เป็นโพลี (3-ไฮดรอกซีบิวทิเรต) หรือที่เรียกว่า PHB ซึ่งเป็นพลาสติกย่อยสลายได้ทางชีวภาพชนิดหนึ่ง ความน่าสนใจของเรื่องนี้คือ PET ถูกประเมินว่าจะย่อยสลายในอัตรา 0,13 มก. ต่อตารางเซนติเมตรต่อวัน ที่อุณหภูมิ 30 องศาเซลเซียส ซึ่งเป็นอัตราการกำจัดที่ 'ช้ามาก'

โชคยิ้มให้เราอีกครั้งในปี 2018 เมื่อนักวิจัยจาก Postmouth University (UK) ตั้งใจออกแบบเอนไซม์ที่ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพของแบคทีเรีย PETase

ในเวลานี้ ได้มีการพยายามดำเนินการขั้นต่อไปในการขยายผลผลิตโดย 'การใส่' เอ็นไซม์กลายพันธุ์เข้าไปในแบคทีเรีย extremophile ที่สามารถทนต่ออุณหภูมิที่สูงกว่า 70ºC ซึ่งเป็นตัวเลขที่ PET มีความหนืดมากขึ้น 'การถ่ายโอน' นี้สามารถเร่งกระบวนการย่อยสลายได้มากถึง 10%

การค้นพบทั้งหมดนี้อาจทำให้เราหยุดพักและเปิดหน้าต่างแห่งความหวัง เนื่องจากแบคทีเรีย 'กินพลาสติก' จะเป็นส่วนหนึ่งของการแก้ปัญหาสิ่งแวดล้อมที่เกิดจากพลาสติก

นายจรัส

Pedro Gargantilla เป็นแพทย์อายุรกรรมที่ El Escorial Hospital (Madrid) และเป็นผู้เขียนหนังสือยอดนิยมหลายเล่ม