У компості під Орхусом знайшли фермент, що розщеплює пластик

Дослідники з Центру міждисциплінарних нанотехнологій Орхуського університету в Данії Андреас Меллеб'єрг і Мальте К'єр Бендтсен шукали мікроорганізми, які здатні розкладати пластик, не в базах даних, а в природі — у теплих місцях, де пластикові відходи лежать роками.

Зразки збирали в кількох точках. Меллеб'єрг поїхав до Кенії, де брав матеріал на великому сміттєзвалищі. Крім того, дослідники обстежили тропічний зоопарк Randers Regnskov за 34 кілометри від університету, кишківник личинок воскової молі та лопату компосту зі станції переробки за 10 кілометрів від кампусу.

Щоб швидко відібрати потрібні мікроби, команда застосувала метод біопроспектингу. Бактерії змішали з молекулами, які імітують хімічні зв'язки в поліуретані та найлоні: матеріал починає світитися, коли вступає в контакт із потрібним ферментом. Клітинний сортувальник перевіряв до 10 тисяч бактерій за секунду й залишав лише ті, що випромінювали світло.

У результаті вдалося знайти 29 бактерій і виділити 12 активних ферментів — 10 для поліуретану та два для найлону. Найкращим виявився фермент CCPUR1, який виробляє бактерія Chelatococcus composti з купи компосту в Орхусі. Він має широкий зв'язувальний центр, розрахований на великі молекули пластику, і витримує нагрівання до 80 градусів Цельсія.

У перших експериментах CCPUR1 розщепив трохи менше 1% подрібненої матрацної піни за три дні. Згодом данські науковці разом із фахівцями з Університету Порту змінили ДНК ферменту за допомогою комп'ютерного моделювання. Покращена версія за той самий час — три дні — розщепила близько 1,4% поліуретану з взуттєвої підошви, причому без попередньої обробки пластику.

«Їхня справжня перевага у переробці полягає в тому, що вони працюють у м'яких умовах, тобто за нижчих температур і тиску, ніж ті, які використовують у більшості сучасних технологій переробки», — пояснює Розі Грем, дослідниця Орхуського університету.

Далі науковці планують поєднувати різні ферменти. Зокрема, фермент PYNYL1 з іншого компосту показав найкращі результати в розщепленні найлону. Якщо додати до суміші таких ферментів попередню механічну або хімічну обробку, може з'явитися повноцінна технологія промислової переробки складного пластику.

Для батьків і студентів тут важливий практичний висновок: поки що йдеться про лабораторні результати, а не про готову інфраструктуру. Відсотки розщеплення — 1% і 1,4% за три дні — невеликі, тож сортувати пластик і здавати його на переробку далі варто. Водночас сама поява ферментів, які працюють за звичайних температур і тиску, показує, куди рухається наука про переробку відходів.