プラスチック汚染は、地球の多くを悩ませている深刻な危機です。研究者チームによって作成された新しい酵素は、この問題を解決し、現在不可能なペットボトルの完全なリサイクルを可能にするかもしれません.
プラスチックを食べる酵素は、米国エネルギー省の国立再生可能エネルギー研究所とポーツマス大学の研究者チームが関与する共同研究プロジェクトを通じて、うっかり作成されました。この酵素は、プラスチック容器の製造に使用されるポリマーであるポリエチレン テレフタレート (PET) という物質を分解することができます。 PET は現在、劣化し始めるまでに数百年もの間環境に残ります。
有用な酵素の発見
この研究プロジェクトは、進化してプラスチックを消化するバクテリアの発見に触発されました。バクテリアは2016年に日本のゴミ捨て場で発見され、特別な酵素を使ってプラスチックを食べさせました.研究チームは最近、酵素の構造を明らかにし、分子の構造を微調整して、PETの分解をさらに改善しました.研究チームはこれを行うつもりはありませんでしたが、それでも彼らの実験は改善につながりました.
研究者たちは、バクテリアが生産する酵素の構造を調べることから始めました。酵素の個々の原子は、強力なX線ビームの助けを借りて調べられました。ダイヤモンド光源と呼ばれる装置が原子を見るために使用され、使用された X 線ビームは太陽の 100 億倍の明るさでした。
研究者によると、酵素の構造は、多くの植物が保護物質を使用するクチンとして知られる天然ポリマーを分解するためにバクテリアが使用する酵素の形に似ていました.チームは酵素の操作を開始し、バクテリアが酵素の PET 分解能力を誤って高めたときに、バクテリアがそれをどのように使用したかを調査しました。チームはまた、バクテリアが PET を分解するように進化したことは注目に値すると述べています。PET は過去 50 年間に大量に存在しただけであり、進化のタイムスケールではそれほど長くはありませんでした。
この酵素は、わずか数日でペットボトルの PET を分解し始めますが、このプロジェクトに関与している研究者は、酵素をさらに改良することでプロセスをスピードアップできると考えています。研究チームは、それが産業規模のプロセスでも使用でき、プラスチックを完全にリサイクルできると信じています.
ポーツマス大学の John McGeehan は、酵素の使用はプラスチック汚染を減らし、油の必要性を大幅に減らすのに役立つと述べています.
McGeehan は次のように述べています。
McGeehan は、研究チームが酵素の機能を約 20% しか改善できなかったと述べています。しかし、これは「酵素がまだ最適化されていない」ことを意味するため、刺激的です。研究者は理論的には、他の酵素を開発するために使用される技術をそれに適用し、「超高速酵素」を作成することができます.
プラスチック汚染問題
プラスチック汚染は海洋生態系の健全性に深刻な脅威をもたらすため、プラスチックをリサイクルする能力が本当に必要とされています。つい最近、クジラの死体が海岸に打ち上げられ、胃の中に 30 キログラムものプラスチックが入っていました。プラスチック繊維は、海の最も離れた場所にいる動物からも発見されています。プラスチック汚染は、魚介類を食べる人の体内に入ったり、私たちが飲む水の中に入ったりすることで、人間にも害を及ぼす可能性があります。
毎分 100 万本のペットボトルが販売されるなど、プラスチック汚染の問題は深刻化する一方です。社会によって生み出されたプラスチックゴミのほとんどは、埋め立て地や海に行き着きます。ほとんどのボトルはリサイクルされておらず、実際にリサイクル センターに送られるのは約 14% のみです。リサイクルされたボトルでさえ、特定の方法でしかリサイクルできず、カーペットや衣類に使用する繊維に変わります.新しい酵素を利用することで、使用済みのプラスチックをペットボトルに戻すことができます.
以前の研究では、ある種の真菌が PET を分解できることがわかっていますが、細菌は真菌よりも産業プロセスで使用するのがはるかに簡単です。研究者は、摂氏70度（華氏158度）前後の温度に耐えることができる極限環境細菌のコレクションに変異酵素を注入することを含む、酵素の改善の可能性を探っています. 70℃前後で、PET はガラス状態からより流動的な状態に移行し始めます。この流動状態では、ガラス状態よりも 10 倍から 100 倍速く分解できます。
プラスチックをリサイクルすることは、新しいプラスチックを作ることほど安くはありませんが、プラスチック汚染問題に対する一般の認識が高まることで、企業が常に新しいボトルや容器を作るのではなく、リサイクルするよう圧力をかけることをマギーハンは望んでいます。 PET を食べるバクテリアを使用してリサイクル センターでボトルをリサイクルするだけでなく、バクテリアを使用して海のゴミパッチをきれいにすることもできます。バクテリアは、ゴミパッチにスプレーするだけで済みます.
さらなる可能性
McGeehan 氏によると、他の種類のバクテリアが現在環境で進化している可能性があり、バクテリアは他の種類のプラスチックを分解することができます。科学者たちは現在、それらのバクテリアを探しています.
研究者以外の科学者は、プラスチック汚染に対処するために酵素を使用する可能性に興奮しています.メルボルンにある RMIT 大学の化学者である Oliver Jones は、酵素を使用する魅力は、それらが無毒で生分解性であることだと述べています。それらは、微生物によってかなりの量で合成することもできます。使用されるプラスチックの量を減らす努力と組み合わせると、酵素は世界中のプラスチック汚染のレベルを実際に低下させることができます.
最終的には、この酵素についてさらに多くの研究を行う必要があり、科学者は、ある環境問題を解決するだけでなく、別の環境問題を生み出している (たとえば、より多くの温室効果ガスを生成するなど) ことを確認する必要があります。しかし当分の間、新しい PET 分解酵素は、プラスチック廃棄物を削減するための強力なツールが手の届くところにあるかもしれないという希望を提供します.
