Nézze meg a sporthíreket is
Iratkozzon fel hírlevelünkre Nézze meg a sporthíreket is
Minden évben kb. 400 millió tonna műanyagot gyártanak világszerte, és ez a szám évente kb. 4 %-kal növekszik. A gyártássából származó emisszió az egyik tényező, ami hozzájárul a klímaváltozáshoz, és mindenütt jelen van az ökoszisztémában, ami komoly ökológiai problémákat okoz.
A PET az egyik leginkább használt műanyag, sok csomagolóanyagban és italos palackban megtalálható. Idővel ez az anyag egyre kisebb részecskékké kopik, mikroműanyagokká, amelyek súlyosbítják a környezeti problémákat. A PET felelős már a globális műanyag gyártás 10%-áért és újrafelhasználása ritka és nem hatékony.
Most a Barcelona Supercomputing Center tudósai az Institute of Catalysis and Petrochemistry of the CSIC (ICP-CSIC) és a Madridi Complutense Egyetem kutatócsapatával létrehozott olyan mesterséges proteineket, amik képesek a PET mikroműanyagokat és nanoműanyagokat lebontani és alapvető összetevőire redukálni, ami lehetővé tszi lebomlásukat vagy újrafeldolgozásukat. Az eper anemóna (Actinia fragacea) védelmi proteinjéhez új funkciót adtak számítógépes módszerrel. Az eredményeket a Nature Catalysis. magazinban publikálták.
Az anemone Actinia fragacea proteinjéhez hozzáadtak egy plusz funkciót: 3 aminosavat, ami olyan ollóként szolgál, ami képes a kis PET részecskék darabolásra. Ezeket az anemóna egyik proteinjéhez adták, ami elvileg híján van ennek a funkciónak és amely a természetben celluláris fúrógépként működik úgy, hogy megnyitja a pórusokat és védelmi mechanizmusként működik.Gépi tanulással és szuperszámítógépekkel - mint pl. a Barcelonai Szuperszámítási Központ BSC's MareNostrum 4 - megszerkesztették ezt a proteint: ezzel a két módszerrel előre jelezték hol fog a részecske kapcsolódni és hova kell helyezni az új aminosavakat úgy, hogy kifejtsék hatásukat.
A létrejött geometria meglehetősen hasonlít az Idionella sakaiensis baktérium PETase enzimjére, ami képes degradálni ezt a fajta műanyagot és amit 2016-ban fedeztek fel egy japán csomagoló újrafeldolgozó üzemben.
Az eredmények azt mutatják, hogy az új protein képes a PET mikro- és nanorészecskéit 5-10-szer hatékonyabban lebontani mint a piacon jelenleg lévő PETases, és szobahőmérsékleten. Más módszerek 70 Celsius-fok feletti hőmérsékletet igényelnek, hogy a műanyagot formálhatóbbá tegyék, ami nagy szén-dioxid kibocsátással jár és korlátozza az alkalamazhatóságát.
Ráadásul a pórusszerű protein szerkezet lehetővé teszi, hogy áthaladjon a víz, és ez a szerkezet a membránokhoz rögzíthető hasonlóan azokhoz, amiket a sótalanító üzemekben alkalmaznak. Ez elősegítené szűrőként való használatát, amivel a tisztító üzemekben lebontanák azokat a nem látható részecskéket, amiket nagyon nehéz kiiktatni és amiket elfogyasztunk.
Az új protein egy másik előnye, hogy két variánst terveztek, attól függően, hogy hova helyezik az új aminosavat. Az egyes variánsok eltérő terméket idéznek elő. Az egyik variáns alaposabban lebontja a PET részecskéket, így ez használható lehet a szennyvíztisztító üzemekben a degradációhoz. A másik variáns az újrafeldolgozáshoz szükséges kezdeti komponenseket hozza létre. Ily módon tisztíthatunk, vagy újrafeldolgozhatunk a szükségletektől függően.
A kurrens tervnek már lehetnének alkalmazásai, de a protein flexibilitása, mint egy sokcélú eszközé, lehetővé tenné új elemek és kombinációk hozzáadását és tesztelését. A kutatók azt kutatják, hogy kombináljáka természet nyújtotta proteinek potenciálját és a gépi tanulást a szupeszámítógépekkel, hogy olyan új terveket készítsenek, ami lehetővé tesz egy egészséges zéró műanyag környezetet. A számítási módszerek és a biotechnológia lehetővé teszi sok ökológiai problémára a megoldást.
(Forrás: Barcelonai Szuperszámítástechnikai Központ: https://www.bsc.es/)
