Фермент бактерии из компоста смог расщепить материал подошвы обуви
Ученые модифицировали фермент бактерии, найденной в компосте, и добились расщепления полиуретана из подошвы обуви без предварительной обработки материала. За три дня фермент разрушил около 1,4% пластика, что может стать основой для новых способов переработки обуви и других полиуретановых отходов.
Источник: Новости науки
МОСКВА, 12 сентября /Новости науки/. Ученые модифицировали фермент бактерии из компоста и с его помощью за три дня расщепили около 1,4% полиуретана из подошвы обуви без предварительной обработки материала. Об этом сообщается в статье опубликованной в журнале «Science».
«Это ранняя демонстрация, которая показывает, что мы можем разлагать полиуретан с помощью ферментов без его предварительной обработки. Это довольно существенно», — приводятся в тексте слова одного из первых авторов исследования Педру Пайвы.
Ежегодно в мире производится около 22 млн тонн полиуретана, что составляет более 5% всех поступающих на рынок пластмасс. Особый класс таких материалов — термореактивные полиуретаны — используется, в частности, в подошвах и каблуках обуви. Кроме того, полиуретан применяется при производстве матрасов и кухонных губок.
Ученые изучили бактерии и другие микроорганизмы, способные разлагать отходы, а затем проанализировали ферменты, которые они используют для разрушения пластика. Особое внимание исследователей привлек фермент CCPUR1 бактерии Chelatococcus composti, обнаруженной в образцах компоста из Дании. Он оказался способен разлагать полиуретан.
Исследователи сначала провели компьютерное моделирование взаимодействия CCPUR1 с материалами, похожими на пластик, а затем изменили структуру фермента. Для этого они отредактировали ДНК C. composti, заменив несколько ключевых аминокислот, входящих в состав CCPUR1.
Как изменили фермент
Задачей ученых было добиться более плотного взаимодействия фермента с расщепляемым материалом. «Что, если мы попробуем заменить определенные аминокислоты на более крупные, которые могли бы лучше заполнить пустое пространство между ферментом и субстратом?» — приводятся в тексте слова Пайвы.
После серии экспериментов исследователи получили один из мутантных вариантов фермента, который эффективнее воздействовал на полиуретан. Ученые разрезали на части материал из подошвы обуви и смешали его с модифицированным ферментом.
Через три дня фермент расщепил около 1,4% содержащегося в материале полиуретана, разделив его на более мелкие компоненты, которые могут быть повторно использованы.
Авторы отмечают, что одно из преимуществ ферментативной переработки заключается в возможности проводить ее в более мягких условиях. «Настоящее преимущество использования ферментов для переработки заключается в том, что они работают в мягких условиях, то есть при более низких температурах и давлениях, чем те, которые сегодня используются в большинстве технологий переработки», — приводятся в тексте слова одного из первых авторов работы.
Исследователи подчеркивают, что работа пока находится на ранней стадии. Полученные результаты, по их мнению, показывают возможность дальнейшего использования ферментов для переработки полиуретановых отходов, в том числе материалов из обуви, матрасов и кухонных губок.
«Это ранняя демонстрация, которая показывает, что мы можем разлагать полиуретан с помощью ферментов без его предварительной обработки. Это довольно существенно», — приводятся в тексте слова одного из первых авторов исследования Педру Пайвы.
Ежегодно в мире производится около 22 млн тонн полиуретана, что составляет более 5% всех поступающих на рынок пластмасс. Особый класс таких материалов — термореактивные полиуретаны — используется, в частности, в подошвах и каблуках обуви. Кроме того, полиуретан применяется при производстве матрасов и кухонных губок.
Ученые изучили бактерии и другие микроорганизмы, способные разлагать отходы, а затем проанализировали ферменты, которые они используют для разрушения пластика. Особое внимание исследователей привлек фермент CCPUR1 бактерии Chelatococcus composti, обнаруженной в образцах компоста из Дании. Он оказался способен разлагать полиуретан.
Исследователи сначала провели компьютерное моделирование взаимодействия CCPUR1 с материалами, похожими на пластик, а затем изменили структуру фермента. Для этого они отредактировали ДНК C. composti, заменив несколько ключевых аминокислот, входящих в состав CCPUR1.
Как изменили фермент
Задачей ученых было добиться более плотного взаимодействия фермента с расщепляемым материалом. «Что, если мы попробуем заменить определенные аминокислоты на более крупные, которые могли бы лучше заполнить пустое пространство между ферментом и субстратом?» — приводятся в тексте слова Пайвы.
После серии экспериментов исследователи получили один из мутантных вариантов фермента, который эффективнее воздействовал на полиуретан. Ученые разрезали на части материал из подошвы обуви и смешали его с модифицированным ферментом.
Через три дня фермент расщепил около 1,4% содержащегося в материале полиуретана, разделив его на более мелкие компоненты, которые могут быть повторно использованы.
Авторы отмечают, что одно из преимуществ ферментативной переработки заключается в возможности проводить ее в более мягких условиях. «Настоящее преимущество использования ферментов для переработки заключается в том, что они работают в мягких условиях, то есть при более низких температурах и давлениях, чем те, которые сегодня используются в большинстве технологий переработки», — приводятся в тексте слова одного из первых авторов работы.
Исследователи подчеркивают, что работа пока находится на ранней стадии. Полученные результаты, по их мнению, показывают возможность дальнейшего использования ферментов для переработки полиуретановых отходов, в том числе материалов из обуви, матрасов и кухонных губок.
