آنزیم ها می توانند بازیافت بیولوژیکی زباله های پلاستیکی دشوار را باز کنند

توسط آن جونیا زیمان، دانشگاه گریفسوالد

ویرایش شده توسط Sadie Harley، بررسی توسط Robert Egan

این مقاله با توجه به روند و سیاست‌های ویرایشی Science X بررسی شده است. ویراستاران ضمن اطمینان از اعتبار محتوا، ویژگی های زیر را برجسته کرده اند:

آنها بادوام، ارزان هستند و زندگی روزمره بدون آنها به سختی قابل تصور است: پلاستیک. سالانه بیش از 400 میلیون تن متریک تولید می شود. از آنجایی که بخش بزرگی فقط به اندازه کافی بازیافت نمی شود، بار زیست محیطی ناشی از زباله های پلاستیکی در حال افزایش است.

بنابراین، محققان دانشگاه گریفسوالد در حال بررسی این موضوع هستند که چگونه روش‌های بیوشیمیایی ممکن است به شکستن پلاستیک‌ها به بلوک‌های سازنده شیمیایی فردی آنها و در دسترس قرار دادن آنها برای چرخه محصول جدید کمک کند.

در دو نشریه جدید در Nature Chemical Biology و Nature، دو تیم که با دکتر Uwe T. Bornscheuer، بیوشیمی‌دان گریفسوالد کار می‌کنند، پتانسیل آنزیم‌هایی را برای بازیافت پلاستیک‌هایی که قبلا بازیافت آن‌ها دشوار بود، نشان داده‌اند. آنها همچنین عواملی را شناسایی می‌کنند که به طور قابل اعتماد تعیین می‌کنند که آیا فرآیندهای تخریب بیولوژیکی مؤثر هستند یا خیر.

استفاده از آنزیم ها یک رویکرد امیدوارکننده برای پلیمریزاسیون بیوکاتالیستی پلاستیک ها است. این آنزیم ها می توانند به طور انتخابی پیوندهای شیمیایی را که پلاستیک ها را در کنار هم نگه می دارند تقسیم کنند. این رویکرد قبلا برای پلی اتیلن ترفتالات پلاستیکی (PET) که برای تولید بطری های نوشیدنی و منسوجات استفاده می شود، با موفقیت نسبتا موفقیت آمیزی توسعه یافته است.

برخی از آنزیم‌ها می‌توانند در شرایط ملایم PET را به بلوک‌های سازنده جداگانه تجزیه کنند. سپس می توان از آنها برای تولید پلاستیک های جدید استفاده کرد. در بهترین حالت، این روش امکان استفاده مکرر از پلاستیک را به‌عنوان ماده خام به جای تبدیل آن به زباله، می‌دهد.

تخریب انواع دیگر پلاستیک بسیار سخت تر است. چند سال پیش، تیمی به رهبری Bornscheuer اولین کاتالیزورهای زیستی را شناسایی کردند که قادر به شکستن پیوندهای پایدار در پلی یورتان ها (PU) بودند. پلی اورتان ها در بسیاری از محصولات از جمله تشک ها، مواد عایق و کفش های ورزشی یافت می شوند.

در مقاله ای که در Nature Chemical Biology منتشر شد، محققان شناسایی کردند که کدام خانواده از آنزیم ها برای تجزیه PU و پلی آمیدها (نایلون) مناسب هستند. آنها همچنین درباره چگونگی یافتن بیوکاتالیست‌های جدید و بهینه‌سازی استفاده از آنها در بازیافت با ایجاد تغییرات خاص در آنزیم‌ها بحث می‌کنند - فرآیندی که به عنوان مهندسی پروتئین شناخته می‌شود.

هدف بهبود به اصطلاح یورتانازها است: آنزیم هایی که به طور خاص می توانند پلی یورتان ها را به بلوک های سازنده خود تجزیه کنند.

Bornscheuer می گوید: "من متقاعد شده ام که پیشرفت سریع در این زمینه منجر به اورتانازهای قابل اعتماد و همه کاره می شود که امکان معرفی روش های صنعتی برای بازیافت کارآمد این پلیمرها را نیز فراهم می کند."

در همان زمان، تیم گرایفسوالد به همراه محققان بین المللی نسبت به نتیجه گیری عجولانه در مورد تخریب بیولوژیکی پلاستیک ها هشدار می دهند. در مقاله منتشر شده در نیچر، نویسندگان نگاهی انتقادی به ادبیات دارند که ادعا می‌کنند باکتری‌ها یا آنزیم‌های خاصی می‌توانند پلاستیک‌هایی مانند پلی اتیلن (PE) یا پلی وینیل کلرید (PVC) را تجزیه کنند.

تجزیه بیولوژیکی این نوع پلاستیک ها بسیار سخت تر از PET، PU یا نایلون است. اغلب، تحقیقات کافی در مورد مواد پلاستیکی انجام نشده است، آزمایشات به اندازه کافی بررسی نشده اند یا نتایج تجزیه و تحلیل ها به اشتباه تفسیر شده اند.

نویسنده اصلی مقاله، گوستاو واجه-کلستاد از دانشگاه علوم زندگی نروژی BU از دانشگاه نروژی، توضیح می دهد: "تخریب بیولوژیکی پلاستیک ها یک حوزه تحقیقاتی به طرز شگفت انگیزی چالش برانگیز است. دریافت سیگنالی که نشان می دهد پلاستیک ها با موفقیت تجزیه شده اند، نسبتا آسان است. با این حال، اثبات اینکه این سیگنال در واقع نتیجه تخریب پلیمر پلاستیکی است، دشوار است."

بنابراین، تیم محققان توصیه‌های خاصی را برای انجام آزمایش‌ها فرموله کرده‌اند - از توصیف دقیق پلاستیک‌های مورد استفاده تا آزمایش‌های کنترلی مناسب و تحلیل‌های کمی. این توصیه‌ها باید امکان شناسایی دقیق میکروارگانیسم‌ها و آنزیم‌هایی را که می‌توانند پلاستیک‌هایی را که بازیافت آن‌ها به‌ویژه دشوار است، تجزیه کنند، فراهم کند.

در درازمدت، چنین یافته‌هایی ممکن است به توسعه روش‌های بازیافت بیولوژیکی برای انواع دیگر پلاستیک‌ها و بازیابی مواد خام با ارزش از زباله‌های پلاستیکی کمک کند. به جای دور انداختن ساده، این مواد می توانند دوباره برای محصولات جدید استفاده شوند و به چرخه محصول بازگردانده شوند.

توماس بایر و همکاران، پیشرفت‌ها در آمیدازها و یورتانازها به عنوان بیوکاتالیست‌های پلیمریزاسیون، زیست‌شناسی شیمی طبیعت (2026). DOI: 10.1038/s41589-026-02325-8

Anton A. Stepnov و همکاران، ارزیابی تخریب بیولوژیکی پلیمرهای مصنوعی غیر قابل هیدرولیز، Nature (2026). DOI: 10.1038/s41586-026-10918-5

اطلاعات مجله: Nature Chemical Biology , Nature

کارشناسی علوم زیستی و اکولوژی. پیشینه آزمایشگاه میکروبیولوژی با تجربه اخبار دارویی در صنایع نفت، گاز و تجدیدپذیر. نمایه کامل →

لیسانس زیست شناسی ریاضی، کارشناسی ارشد در نوشتن خلاق. خوش سفر با دیدگاه های منحصر به فرد در علم و زبان. نمایه کامل →