Plastik affald af kopper emballage og flasker

Muovia syövä entsyymi hajottaa miljoonia tonneja jätettä

Muovin hajottaminen ilman suuria resursseja ja hiilidioksidipäästöjä on ollut pitkään iso haaste. Nyt tutkijaryhmä on kehittänyt tekoälyn avulla muovia syövän entsyymin.

Muovin hajottaminen ilman suuria resursseja ja hiilidioksidipäästöjä on ollut pitkään iso haaste. Nyt tutkijaryhmä on kehittänyt tekoälyn avulla muovia syövän entsyymin.

Marc Newberry/Unsplash

Maailman merissä kelluu kokonaisia muovijätesaaria. Käytämme valtavia määriä muovia, vaikka sen kierrättäminen on hankalaa.

Nyt tutkijat ovat koneoppimisen avulla kehittäneet entsyymin, joka pilkkoo nopeasti ja tehokkaasti tonneittain muovijätettä helposti uudelleenkäytettävään muotoon. Tämä käy ilmi uudesta raportista, joka on julkaistu Nature-tiedelehdessä.

Tutkijat pyrkivät nyt laajentamaan entsyymin tuotannon sellaiseen mittakaavaan, että muovinsyöjää voitaisiin saada pian teolliseen käyttöön ja poistaa miljoonia tonneja jätettä luonnosta.

Muovista on hankala päästä eroon

1950-luvulla maailma omaksui toden teolla kestävän ja edullisen materiaalin, muovin, käytön. Sittemmin maailmassa on tuotettu sitä yli 10 miljardia tonnia.

Joka vuosi käytöstä poistetaan noin 400 miljoonaa tonnia muovia, mutta maailman muovijätteestä vain alle 10 prosenttia kierrätetään.

Muovia on kaikkialla. Myös Nepalin vuoristossa

Muovia on kaikkialla. Myös Nepalin vuoristossa

© Sylwia Bartyzel/Unsplash

Muovi, jota ei voida käyttää uudelleen tai hävittää siihen tarkoitetuissa laitoksissa, päätyy kaatopaikoille tai luontoon. Muovin hajoaminen voi luonnossa viedä vuosisatoja, ja hajonnutta mikromuovia kulkeutuu juomaveteen, elintarvikkeisiin ja hengitysilmaan. Mikromuovia on löydetty ihmiselimistöstäkin.

Vaikka muovijäte saataisiin hävitettyäkin, hävittämiselläkin on vaikutuksensa ympäristöön. Yleisin tapa hankkiutua eroon muovista on sen polttaminen, mutta se vaatii runsaasti energiaa ja siinä vapautuu suuria määriä hiilidioksidia, koska muovin pääraaka-aine on raakaöljy.

Muovinsyöjä järsii muovista kierrätyskelpoista

Nyt Yhdysvalloissa Texasin yliopiston tutkijoista ja insinööreistä koostunut ryhmä on ilmeisesti onnistunut ratkaisemaan ongelman. He ovat nimittäin kehittäneet muovia syövän entsyymin, joka muutamassa tunnissa hajottaa muovin sellaiseen muotoon, että siihen luonnossa kuluisi vuosisatoja.

Tutkijaryhmä keskittyi yleisimpään muovityyppiin eli PET-muoviin. PET eli polyetyleenitereftalaatti on polymeeri (lukuisista samanlaisista osista koostuva makromolekyyli), jota käytetään virvoitusjuomapulloissa, elintarvikepakkauksissa, kuiduissa ja tekstiileissä.

Tutkijat arvioivat, että kaikesta maailman jätteestä PET-jätettä on noin 12 prosenttia.

Uudella entsyymillä on kyky viedä kiertoprosessi loppuun. Entsyymi pilkkoo PET-muovin pienemmiksi molekyyleiksi, joita voidaan käyttää uusien tuotteiden valmistukseen.

Tiimi lähti liikkeelle luonnollisesta PETaasi-entsyymistä, joka saa bakteerit hajottamaan PET-muovia. Tiimi käytti hyväksi koneoppimismallia, joka osoitti, millaiset PETaasin mutaatiot voisivat auttaa hajottamaan muovia aiempaa nopeammin ja alhaisemmissa lämpötiloissa.

Uusi entsyymi sai nimeksen FAST-PETaasi. Alkuosa FAST on lyhenne sanojen "funktionaalinen", "aktiivinen", "stabiili" ja "tolerantti" alkukirjaimista.

Entsyymi helpottaa ja halventaa kierrätystä

Parhaillaan tiimi pyrkii kasvattamaan tuotannon mittakaavaa niin, että entsyymi saataisiin käyttöön teollisuudessa ja luonnossa. Entsyymi tarjoaa uusia tapoja kierrättää muovia etenkin, koska se pystyy hajottamaan PET-muovia alle 50 asteessa.

Tutkijat toivovat, että edullinen keino kierrättää muovia vähentäisi tarvetta valmistaa kokonaan uutta muovia.

Entsyymi on niin tehokas, että se voi jatkossa pystyä hajottamaan myös luontoon päätynyttä muovia.

"Mahdollisuudet käyttää kierrätysprosessia ovat rajattomat millä tahansa teollisuudenalalla", selittää Hal Alper, joka on yksi entsyymin kehittäjistä. "Varsinaisen jätteenkäsittelyteollisuuden lisäksi se antaa myös muiden sektoreiden yrityksille keinon kierrättää omia tuotteita. Näillä aiempaa kestävämmillä entsyymiin perustuvilla keinoilla voimme alkaa tavoitella aitoa muovin kiertotaloutta."