Vylepšený bakteriální superenzym nenasytně hltá plastový odpad  
Nedávno objevená bakterie Ideonella sakaiensis se dokáže živit PET plasty. Vědci prozkoumali strukturu klíčových enzymů, které jsou za to zodpovědné, a pak je důkladně vylepšili. Vytvořili chimérický superenzym, který je v odbourávání PET plastů šestkrát rychlejší než původní enzymy ideonelly.
Se superenzymy se budeme setkávat stále častěji. Kredit: University of Portsmouth.
Se superenzymy se budeme setkávat stále častěji. Kredit: University of Portsmouth.

V roce 2018 svět užasl nad zásadním objevem bakterie Ideonella sakaiensis v Japonsku, která má výjimečnou zálibu v PET plastech. Právě PET představuje ohromné množství plastových výrobků, počínaje ikonickými PET lahvemi, z nichž každoročně vzniknou stovky milionů tun plastového odpadu. Ten je obvykle velmi trvanlivý a z prostředí jen tak nezmizí. Když se ale PET odpad dostane do drápů ideonel, tak se jeho přežití najednou počítá jen v týdnech.

 

John McGeehan (2016). Kredit: P2121 / Wikimedia Commons.
John McGeehan (2016). Kredit: P2121 / Wikimedia Commons.

Ideonely žerou PET plasty s významnou pomocí bakteriálních enzymů. Jedním z nich je PETáza, kterou záhy izolovali vědci britských University of Portsmouth a National Renewable Energy Laboratory (NREL) a vylepšili ji. Od té doby PETáza rozkládá PET plasty zhruba o 20 procent rychleji než předtím. Následně pak vylepšili i další enzym ideonel, MHETázu, což ještě dále urychlilo rozkládání PET plastů těmito bakteriemi.

 

Když John McGeehan z University of Portsmouth a jeho spolupracovníci vylepšovali zmíněné enzymy, tak při tom využili analýzu struktury enzymů pomocí velmi energetického rentgenového záření synchrotronu. Díky takto získaným informacím mohli oba zmíněné enzymy zkombinovat a propojit do výkonného celku. Vznikl „superenzym“, který rozkládá PET plasty zhruba 6 krát rychleji, než původní enzymy idionel.

 

University of Portsmouth, logo.
University of Portsmouth, logo.

Podle McGeehana z jejich úvodních experimentů vyplynulo, že enzymy PETáza a MHETáza fungují lépe, když jsou fyzicky spojené dohromady. Nakonec z toho vznikl chimérický enzym se slušným výkonem. Tento enzym bude ještě navíc možné dále vylepšovat.

 

Stejně jako původní enzymy ideonel PETáza a MHETáza i nový superenzym rozkládá PET plasty na dílčí stavební bloky. To znamená, že by bylo možné ho využít jako součást „nekonečné“ recyklační smyčky. Původní enzymy byly příliš pomalé na to, aby ideonely mohly významně přispět k řešení enormního problému s plastovým odpadem. Šestkrát rychlejší superenzym představuje významný krok vpřed.

 

Video: Scientists Create 'Super Enzymes' to Fight Plastic Waste

Datum: 01.10.2020
Tisk článku

Pytlík a flaška - Novotná Anna
 
 
cena původní: 249 Kč
cena: 219 Kč
Pytlík a flaška
Novotná Anna
Související články:

ProtoCycler – stolní recyklátor mění plastové láhve na strunu do 3D tiskárny     Autor: Josef Pazdera (09.03.2015)
Upraveným enzymem do boje s PET- odpadem     Autor: Dagmar Gregorová (10.05.2018)
Pokročilá recyklace: Mikrovlny vykouzlí z PET lahví materiál pro baterie     Autor: Stanislav Mihulka (28.04.2020)



Diskuze:

Ekologie

Tomáš Novák,2020-10-02 14:21:00

...nebo spíš ekonomika (vydělat na tom)? Každopádně super záležitost :-)

Odpovědět

mně to přijde zvláštní

Michal Babič,2020-10-01 18:15:27

Většina plastů, včetně PETu má výhřevnost cca 45-50 MJ/kg, což je asi dvakrát víc, než č-uhlí a zhruba stejně, jako benzín. Lahvovej i textilní PET je docela dost čistej, takže když zajistíme dostatek vzduchu a nezaplavení žároviště taveninou v kotli, máme výbornej zdroj energie, z jehož komína letí prakticky jen CO2. Proč, když už budu mít ty petky nalisovaný ve svozovém voze, bych je neměl odvést do teplárny nebo elektrárny, místo toho, abych je fermentoval bakteriemi tak, že ze 60% z toho poletí CO2 a ze 40% methan a zapráskal tím tak spoustu prostoru a vytvořil nutnost ještě zacházet s fermentačními zbytky plnýma PET fragmentů atd., nějak nemohu stále dost dobře intelektuálně uchopit.

Odpovědět


Re: mně to přijde zvláštní

Vojtěch Kocián,2020-10-02 15:30:19

Pokud máte relativně čistý plast, který hoří bez nutnosti přísunu další energie (třeba ve formě zemního plynu), tak je to dobré palivo (i pokud není vytříděný tak, že by se dal zužitkovat lépe). Jenže spousta plastů není dost čistá nebo je součástí nějakého kompozitu (třeba různé vícevrstvé obaly) a tak skončí ve směsném odpadu, který už moc velkou energetickou výtěžnost nemá. Naopak se musí přitápět, aby dobře hořel. Kdyby se dal zkompostovat spolu s biologicky rozložitelným materiálem, mohla by to být alternativa. Možná by to šlo aplikovat i na již existující skládky a zmenšit tím jejich objem.

Odpovědět


Re: Re: mně to přijde zvláštní

Michal Babič,2020-10-07 13:37:39

Jasně. Takže místo toho, abychom tuto cennou surovinu využili (v případě PETu existují 4 realizovatelné recyklační postupy), nebo energeticky použili jako palivo při likvidaci nebezpečných či složitých odpadů (jejichž produkce se nikdy nemůžeme zbavit - zemědělství, zdravotnictví, atd.,), tak to za energetické investice zakopem a vyrobíme z toho skleníkovej plyn par excellence. Jo, to dává smysl.

Děsím se chvíle, kdy nějakýho, s odpuštěním neznalce, napadne se skládkama udělat to co navrhujete. Skládky přetěžit, co jde smysluplně recyklovat, tak recyklovat, zbytek spálit. Rozhodně máme znalosti a technologie k tomu, aby se žádný polymerní výrobek do životního prostředí neodkládal. Kompostování syntetických polymerů nedává, přes svoji realizovatelnost, žádný přírodovědně podložitelný smysl. Leda čerpání dotací.

Odpovědět

Konec izolací?

Jan Novák9,2020-10-01 11:36:10

Vylepšení těchto bakterií taky může znamenat konec izolací proti vodě a teplu protože většina je plast nebo v sobě má nějaký ten plast.

Odpovědět


Re: Konec izolací?

D. Hruška,2020-10-01 11:50:46

Další výborná zpráva. DuPont si vydělá vývojem plastů odolných proti ideonellám a řemeslníci si vydělají výměnou starých izolací za nové. Ekonomika zdecimovaná koronavirem potřebuje trochu rozpumpumpovat.

Odpovědět


Re: Konec izolací?

Roman Sobotka,2020-10-01 12:59:10

V tom textu neni nic o vylepsovani puvodni bakterie Ideonella a neni k tomu ani zadny duvod. Produktem je cisty chimericky enzym, vyrobeny v necem jako je laboratorni bakterie E. coli. Enzym degraduje specificky jenom jeden typ plastu (PET, plastu je cela rada), a to hadam, ze musi velmi cisty, a jeste nejak upraveny na jemne castecky. Degradace neni na CO2, jak tu zaznelo, produktem bude neco jako tereftalat. A jedna se zatim o ciste akademicky vykum. Vyuziti by mohl mit enzym imobilizovany na nejakych kulickach, ktere by pomahaly s recyklaci, nebo dagradaci PET odpadu. Ale zalezi na jeho stabilite atd. Problem sileneho mnozstvi plastoveho odpadu v rozvojovych zemich to neresi, protoze mistni obyvatele by nejdrive museli PET odpad vytridit. Kdo kdy byl v Indii vi, ze to je zatim naprosta utopie.

Odpovědět


Re: Re: Konec izolací?

D. Hruška,2020-10-01 13:13:24

Máte trochu představu, jakým pravděpodobným postupem se jim ten enzym podařilo vytvořit? To si někde v počítači vymodelovali, jak by měla vypadat sekvence nukleové kyseliny, aby takto upravený enzym vyráběla a následně tuto sekvenci vložili do bakterií?

Odpovědět


Re: Re: Re: Konec izolací?

Roman Sobotka,2020-10-01 13:26:16

Spojit dva enzymy dohromady v jeden protein neni slozite. Maji sekvence genu z te puvodni japonske breberky, dokonce maji i krystalove struktury enzymu. Takze ty geny spojili dohromady, v prvnim vypustili stop kodon, a to se vlozi do bakterie. Lze to klasicky klonovanim do plasmidu, nebo dnes neni problem nechat si cely fuzni gen nasyntetizovat. Vyjde to na par tisic korun. V realu asi otestovali nekolik variant, jak to propojit (jednim konce, druhym koncem atd), mezi dva puvodni proteiny lze dat nejakou vycpavkovou sekvenci aminokyselin (napr. GGSGGSGGS). Lze to zvladnout za nekolik tydnu od designu po cisty enzym. Uspech je, ze ta chimera funguje tak dobre.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Konec izolací?

Jan Novák9,2020-10-01 13:46:17

To je jedno jestli to bude bakterie původní, nebo nová schopná přežít venku (pro vyčistění moří) nebo úplně jiná která gen získala horizontálním přenosem. Gen existuje a bakterie jaksi neuznávají copyright. Plastů je všude dost na to aby to pro ně bylo výhodné. Enzym pravděpodobně nebude vyráběn synteticky ale v bakteriích.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Konec izolací?

Roman Sobotka,2020-10-01 15:39:32

Enzymu v bakteriich a kvasinkach se vyrabeji tisice typu. Ve velkych objemech, bez rekombinantnich enzymu by vubec nefungoval cely potravinarsky prumysl (syry a podobne), cistici prostredky atd. Je to technologie, ktera funguje vcelku bez problemu. Nikam nic neutika, nema jak. Do mori nikdy nic poustet nebude, jednak to legislativne neni v soucasnosti vubec mozne, jednak by to asi vubec nefungovalo. I kdyby jste nakrasno modifikoval nejakou morskou bakterii k produkci takoveho enzymu (coz je pro soucasnou biologii docela problem, morske bakterie moc nespolupracuji), a vysadite ji nekde pobliz ostrova plastu, na 99% se nestane vubec nic. Urcite se ten kopec plastu nezmensi. Mozna tak cisteni od mikroplastu v cistickach.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Re: Konec izolací?

D. Hruška,2020-10-01 16:40:45

Každou větu bych si nejraději přečetl rozpracovanou na celý delší článek. Velmi zajímavé téma.

Odpovědět

Plast pod zem! Zachraňme klima :-)

D. Hruška,2020-10-01 09:45:36

Z biochemického hlediska je to rozhodně pozoruhodný úspěch. Hlavně tím enzymem ale nelikvidujte plasty z domovního odpadu. Bylo by to dost schizofrenní. Na jedné straně tady kapitáni a světoví vůdci vyhlásili boj proti C02. Na straně druhé tady máme velmi stabilní materiál, který obsahuje 63% hmotnosti uhlíku. Rozložením PET se tento uhlík uvolní do atmosféry jako CO2. Nebylo by tedy logičtější PET zakopat pod zem a uhlík, který je v PET vázaný, tím navždy uvěznit? A to PET není čistý uhlovodík jakými jsou PE nebo PP. V nich je obsah uhlíku dokonce 86% hmotnosti a zakopávání pod zem se tak nabízí ještě více.

Kdyby někdo nepochopil nadsázku, tak nepatřím mezi bojovníky proti CO2. A často mi ten boj připadá jako snažení Pata a Mata, kteří řešením jednoho problému vyvolají hromadu dalších problémů, přičemž ten původní stejně nevyřeší.

Odpovědět


Re: Plast pod zem! Zachraňme klima :-)

František Kalva,2020-10-01 10:06:46

Stovky tisíc tun toho plavou v mořích a jen tak se to nezmění, dokud země třetího světa nezmění přístup k odpadovému hospodářství. Teď k tomu přibudou ještě roušky a rukavice (díky Číno) a jen pokus o odlovení a zpětný transport na pevninu vyprodukuje patrně víc C02, než by vznikl rozkladem ve vodě, navíc je CO2 biogenní plyn a strašení greténistů je poněkud mimo mísu. On už sám metan je mnohem horší a potenciální havárie jakéhokoliv ruského plynovodu ( a že jich už pár bylo) přilije skleníkového plynu do atmosféry, nemluvě o schopnostech vodní páry a ta je už lautr mimo snažení všech lidiček.

Odpovědět


Re: Re: Plast pod zem! Zachraňme klima :-)

D. Hruška,2020-10-01 10:26:32

Pokud těm vylepšeným ideonellám budou chutnat "mořské" mikroplasty, bude to skvělé. Jen doplním, že to zakopávání pod zem bylo myšlené domovního odpadu, který už máme (tříděný či netříděný) hezky zavřený v kontejnerech. Nikoliv mikroplastů z igelitek rozfoukaných po lese ani z bordelu, který Indové naházejí do Gangy a ta jej zanese do oceánu.

Odpovědět


Re: Re: Re: Plast pod zem! Zachraňme klima :-)

Jan Novák9,2020-10-01 11:30:27

Odpad a CO2 od 7 miliard lidí nikomu nevadí. Co vadí je totéž od několika set milionů lidí z vyspělého světa. Peníze jdou sebrat jen tomu kdo je má a kampaň má smysl jen tam kde ji bude někdo poslouchat. Největší producent CO2 na světě je Čína která má status rozvojové země.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Plast pod zem! Zachraňme klima :-)

Honza Šimek,2020-10-01 19:45:01

Co se CO2 týče, rozdíl je v tom, že průmysl v USA + EU + Kanadě produkuje zhruba stejně CO2 jako Čína (25% světového objemu), ale máme jen polovinu obyvatel. Dál je tu fakt, že Čína je exportní ekonomika soustředící světovou výrobu, takže jejich emise jsou z nezanedbatelné části způsobeny naší spotřebou jejich zboží.

Objem odpadů per capita mají podobně nižší. Jejich zacházení s nimi je ostudná sviňárna, ale i tady je aspoň nějaký příslib zlepšení v ůsledku zákazu importu odpadů k recyklaci. I kdyby to nevytvořilo dostatečnou incentivu k třídění vlastního odpadu za účelem zachování provozu recyklačních zařízení, aspoň toho nebou moct tolik naházet do moře.

Nevím sice, co navrhujete za řešení, ale možnosti vydím v zásadě tři:
a) Můžeme si užívat svého levného luxusu a jim ho zakazovat. To je vrcholně pokrytecké a hlavně neproveditelné.
b) Můžeme si užívat svého levného luxusu a dopřát ho i jim, ale pak se utopíme ve svinstvu.
c) Investicí do prakticky udržitelných technologií výroby energií, zboží a nakládání s odpady tyto zlevníme, čímž se stanou dostupnějšími a zvýší se šance, že je adoptují i rozvojové země.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Plast pod zem! Zachraňme klima :-)

Honza Šimek,2020-10-01 19:47:57

* VIDÍM, pardon.
Ach, ten Češťyn.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Plast pod zem! Zachraňme klima :-)

Marek Fucila,2020-10-02 12:55:12

Ono to vyzerá, že aj Čína sa začne správať ekologickejšie. Chcú byť uhlíkovo neutrálni do roku 2060.
https://www.bbc.com/news/science-environment-54256826

Odpovědět




Pro přispívání do diskuze musíte být přihlášeni




Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace