Полиэтилентерефталат, более известный аббревиатурой ПЭТ, в основном применяется в пластиковых бутылках, текстиле, фольге и составляет около 20 % ежегодных пластиковых отходов. Он практически не поддается биологическому разложению и может сохраняться сотни лет, что делает утилизацию ПЭТ проблематичной.
Осуществить этот процесс могут ферменты, обнаруженные в некоторых бактериях, так называемые гидролазы, расщепляющие связи между двумя строительными блоками ПЭТ, терефталевой кислотой и этиленгликолем, и тем самым разлагающие пластик. Теперь исследователи из Лейпцигского университета обнаружили в компостной куче листьев новый, высокоэффективный фермент PHL7, который разлагает ПЭТ с ранее недостижимой скоростью.
Команда Кристиана Зоннендекера исследовала семь различных ферментов. Из них "попал в яблочко" PHL7: в ходе экспериментов исследователи поместили ПЭТ в контейнеры с водным раствором, содержащим либо PHL7, либо LCC, открытый в Японии в 2012 году и считающийся лучшим на сегодняшний день в разложении ПЭТ. В одинаковых условиях за 16 часов PHL7 разложил 90 % ПЭТ, а LCC - лишь 45 %, о чем авторы сообщают Chem Sus Chem.
"Таким образом, наш фермент в два раза активнее золотого стандарта среди полиэфир-расщепляющих гидролаз", - с радостью сообщает Зоннендеккер. Например, пластиковый лоток, в котором продается виноград в супермаркете, может разложиться с помощью PHL7 менее чем за 24 часа. Высокую активность ферменту придает лейцин, который находится в PHL7 в том месте, где другие известные гидролазы содержат остаток фенилаланина.
Ученые показали возможность создания с помощью PHL7 замкнутого цикла переработки ПЭТ. Пластиковую вазу порезали на куски размером 3x3 см и поместили их в 60-градусный раствор фермента. Через 48 часов 98,8 % ПЭТ исчезло. Из раствора извлекли строительные блоки терефталевой кислоты: выход которых достиг около 85 % от теоретического максимума, а чистота - 94 %. Свойства полученного из них пластика были сравнимы с коммерческим аморфным ПЭТ.
«Биокатализатор, разработанный в Лейпциге, доказал свою высокую эффективность при быстром разложении использованной пищевой ПЭТ-упаковки и пригоден для применения в экологически безопасном процессе переработки, в котором из продуктов разложения может быть получен новый пластик», — делает вывод ведущий автор исследования Вольфганг Циммерманн.
