Biomedya - Biyoteknoloji & Yaşam Bilimleri

Araştırmacılar, belirli plastiklerde yalnızca bir kez kullanılabilen geri dönüşüm tekniklerine olan bağlılığı yenilemek yerine, plastik atıkları azaltmak için başka çözümler aradılar. Plastiğin temel yapı taşları olan polimerlerin verimli bir şekilde yapı bozuma uğratılması ve yeniden inşa edilmesi süreci olan plastik ileri dönüşüm, önemli bir odak alanı haline geldi.

Northwestern Üniversitesi liderliğindeki bir ekip, polyesteri soda şişeleri ve ucuz giysiler yapmak için kullanılan plastik (ve ticari olarak PET olarak adlandırılır) temel parçalarına ayıran bir enzimin etkilerini geliştirmek için bir tekniğin temelini sağladı. Mühendislerin nehirlerden ve okyanuslardan mikroplastikleri çıkarmak için çözümler geliştirmelerine yardımcı olabilecek bir gelişme. 

Gazetenin kıdemli yazarı Northwestern'den Monica Olvera de la Cruz, geri dönüşümde plastiğin ısıtıldığını, parçalandığını ve daha sonra daha zayıf, daha düşük kaliteli plastiklere dönüştürüldüğünü açıkladı. Ancak ileri dönüşümde, polimerleri temel bileşenlerine ayırmak bazen onların eskisinden daha sağlam plastikler haline gelmelerini sağlar.

Olvera de la Cruz'un ekibi, mümkün olduğu kadar yeşil bir ileri dönüşüm süreci yaratmayı umuyordu; kirletici yaratmayan, bunun yerine onları ortadan kaldıran biri. Araştırmacılar, laboratuvarda sentezlenebilen bir enzim kullanarak, tekrar tekrar kullanılabilen diğer çözücüleri kullanmadan bir süreç geliştirdiler.

Olvera de la Cruz, "İnsanlar, hayatta kalmak için polyester yiyen ve onu monomerik birimlere dönüştüren bir bakteri olan bir enzim keşfettiler. Ama onu kullanamadılar çünkü belli bir sıcaklıkta parçalanıyor. Bizim fikrimiz, yapısını korumak için enzimi kapsülleyebilen polimerler oluşturmaktı, böylece canlı hücrelerin dışında ve içinde işlev görmeye devam edebilirdi. PET'i parçalayabilmek için yeterince yüksek sıcaklıklarda laboratuvar." dedi.

Çalışmada ekip, bir polimer tasarladı ve enzimi (PETaz olarak adlandırılır) etkili bir şekilde korumak için gereken koşullar, böylece yapı ısıtıldığında PETaz çözülmez ve etkisiz hale gelir. Polimer hidrofobik (su itici) bir omurgadan ve ilk yazar ve Ph.D. tarafından hesaplanan üç bileşeninin oldukça spesifik konsantrasyonlarından oluşur. Öğrenci Curt Waltmann, enzim üzerindeki aktif bölgelerle spesifik olarak etkileşime girer.

Waltmann, polimerdeki çok fazla negatif yükün, enzimin suda çözüleceği anlamına geldiğini ve polimerin onu korumak için enzim yüzeyini yeterince kaplamayacağını buldu. Ayrıca, polimerin PETaz yüzeyinin etrafına sarılmak yerine kendi içine sarılmaması için polimerin içine çok fazla hidrofobik bileşen koymamaya da dikkat etmesi gerekiyordu.

Polimer, monomerleri hızla birbirine bağlayan serbest radikal polimerizasyon adı verilen bir teknik kullanılarak sentezlendikten sonra, kimyasal olarak sentezlenen enzimlerle karıştırıldı.

Olvera de la Cruz, "Polimer kompleksini enzimle bir araya getirirseniz ve bir plastiğe yaklaştırırsanız ve sonra hafifçe ısıtırsanız, enzimin onu küçük, monomerik birimlere ayırabildiğini bulduk. Mikroplastikleri temizleyebileceği gibi bir ortamda çalışmanın yanı sıra, yöntemimiz yüksek sıcaklık bozulmasına karşı koruma sağladı ve bir öğrenci testi yapabildi." şeklinde aktardı. 

Ekip, enzimi ısıdan korumanın bir yolunu bularak araştırma topluluğu için birçok kapı açtı. Ekip, yapıdaki tüm mikroplastikleri kapsüllemeye ve ardından bu enzimlerle bir mikroplastik topluluğu oluşturmaya odaklanmış durumda.

ABD Enerji Bakanlığı, plastik atıkları azaltacak polimer geri dönüşüm projelerini finanse etmek için bir girişime sahip ve Olvera de la Cruz, projesinin girişimi ileriye taşımaya katkıda bulunacağını söylüyor.

Olvera de la Cruz, "Monomerik birimlerle yeni bir polimer yapabilirsiniz."Bunlar sağlığımız için kötü olan tehlikeli şeyler. Daha fazlasını yapmamıza gerek yok. Halihazırda burada olanları eşit derecede iyi bir plastik veya daha iyi yapmak için yeniden kullanabilirsiniz." diyerek sözlerini noktaladı.

Makale:pnas.org