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Wissenschaftler stießen auf ein plastikfressendes Bakterium - und machten es dann versehentlich stärker

2020

Die Natur wird schnell zu einem riesigen Haufen Plastikmüll. Es gibt buchstäblich sechs - sechs! - Wahnsinnig große Müllflecken, die im Ozean aufquellen. Selbst Gebiete, die so weit von uns entfernt sind wie die Arktis, sind nicht sicher. Wir ersticken langsam eine Menge natürlicher Ökologien mit unserem Müll. Fische, Vögel und andere Tiere verbrauchen unabsichtlich die fünf Billionen Tonnen Plastik (und zählen), die über den Ozean verstreut sind, und können sie töten.

Wissenschaftler versuchen, neue Lösungen zu finden, um die Krise der Plastikverschmutzung zu lösen, und sie denken klein - auf eine gute Art und Weise. In einer neuen Studie, die diese Woche in den Proceedings der National Academy of Sciences veröffentlicht wird, zeigt ein Team internationaler Wissenschaftler, wie sie aus Versehen ein neues Enzym herstellen, das Plastikflaschen zersetzen kann. Diese vorausschauende Entwicklung könnte es uns endlich ermöglichen, Plastikgetränkeflaschen zum ersten Mal vollständig zu recyceln, was den Anstieg der Plastikverschmutzung stark einschränkt.

Die Ursprünge der neuen Studie beruhen auf der Entdeckung eines Bakteriums in einer japanischen Müllhalde im Jahr 2016, bei der PET (Polyethylenterephthalat) als Energiequelle verwendet wurde, das üblicherweise in 1 Million Flaschen für Erfrischungsgetränke verwendet wird, die jede Minute auf der ganzen Welt verkauft werden. Das Wissenschaftlerteam begann ursprünglich mit Tests, um herauszufinden, wie es dem Bakterium Ideonella sakaiensis gelang, ein Enzym zu produzieren, das PET abbauen kann. Es stellte sich heraus, dass diese Tests versehentlich das Enzym PETase beim Abbau von PET noch besser machten. Die resultierende mutierte PETase benötigt nur wenige Tage, um das PET abzubauen, im Vergleich zu den 450 Jahren, die das Material benötigt, um sich auf natürliche Weise abzubauen.

Zum Mitnehmen wird PETase verwendet, um Flaschen zu zersetzen, bevor sie in die Umwelt gelangen. Das Enzym könnte jedoch auch die Kunststoffrecycling-Ansätze selbst verstärken. „Derzeitige Recyclingstrategien für PET-Flaschen konzentrieren sich hauptsächlich auf das mechanische Recycling. Sie zerkleinern die Flaschen und verwenden sie für Anwendungen, bei denen normalerweise nicht die gleichen Materialanforderungen wie für Flaschen erforderlich sind“, sagt der US-Forscher Gregg Beckham, Mitautor der Studie Nationales Labor für erneuerbare Energien des Energieministeriums. "Technische Enzyme, die PET in seine Bausteine ​​zerlegen, ermöglichen ein vollständiges Bottle-to-Bottle-Recycling", was hoffentlich dazu beitragen würde, die Ölbohranforderungen für die Produktion neuer Kunststoffe zu senken.

Nachdem die Struktur des Enzyms mit Röntgenstrahlen der britischen Diamond Light Source charakterisiert worden war, die Objekte mit Strahlen treffen können, die 10 Milliarden Mal heller als die Sonne sind, und Wissenschaftlern dabei helfen, einzelne Atome voneinander zu unterscheiden, änderte das Team die Struktur von PETase leicht, um es mit einem anderen Enzym zu vergleichen, das Cutin abbaut (ein Polymer, das in der Schutzschicht von Pflanzen enthalten ist). Dieser Prozess verlieh PETase unerwartet eine 20-prozentige Verbesserung des PET-Abbaus.

Dies ist keine radikale Veränderung gegenüber dem Original, aber es besteht die Möglichkeit, noch weiter zu gehen und das Enzym in etwas zu verwandeln, das echte, signifikante Anwendungen bietet. Beckham und sein Team haben bereits ein Patent angemeldet, mit der Hoffnung, das Enzym bei Temperaturen über 158 Grad Fahrenheit stabil und aktiv zu machen, wo PET gummiartig wird und 10- bis 100-mal schneller zerfällt.

„Ähnlich wie bei Waschmitteln, die viele Enzyme enthalten, die im industriellen Maßstab zur Reinigung unserer Kleidung hergestellt werden, könnte man sich ein PET-abbauendes Enzymsystem vorstellen, das PET-Flaschen in einem großen Industriereaktor mit heißem Wasser aufnehmen und die Flaschen zerbrechen kann schnell auf ihre Bausteinbestandteile herunter “, sagt Beckham. "Viele Gruppen auf der ganzen Welt arbeiten derzeit auf dieses Ziel hin, und ich gehe davon aus, dass dies in den nächsten zehn Jahren oder hoffentlich viel früher Realität wird."

Das ursprüngliche Ideonella sakaiensis- Bakterium ist bei weitem nicht die erste lebende Art, die plastische Essgewohnheiten aufweist. Raupen von Wachswürmern zersetzen Plastik innerhalb weniger Stunden, und Mehlwürmer besitzen Darmmikroben, die sich von Styropor ernähren. Beckham ist der Ansicht, dass sich angesichts der Tatsache, dass die Umweltverschmutzung allgegenwärtig geworden ist, Mikroben wahrscheinlich schneller und besser entwickeln, um künstliche Kunststoffe abzubauen. Es scheint, dass die Natur Lösungen entwickelt. "

Sicherlich könnte der Mensch auch einige Lösungen entwickeln.

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