एक प्लास्टिक खाने इन्जाइम: पुन: प्रयोग र लडाई प्रदूषण को लागी आशा

अन्वेषकहरूले एक इन्जाइम पहिचान र इन्जिनियर गरेका छन् जसले पचाउन र उपभोग गर्न सक्ने हाम्रो सबैभन्दा सामान्य प्रदूषण प्लास्टिक रिसाइक्लिंग र लडाई को लागी एक आशा प्रदान प्रदूषण

प्रदूषित प्लास्टिक प्लास्टिकको रूपमा विश्वभर सबैभन्दा ठूलो पर्यावरणीय चुनौती हो प्रदूषण र यस समस्याको इष्टतम समाधान अझै पनि मायावी छ। धेरैजसो प्लास्टिक पेट्रोलियम वा प्राकृतिक ग्यासबाट बनाइन्छ जुन गैर-नवीकरणीय स्रोतहरू हुन् जुन ऊर्जा-गहन प्रविधिहरू प्रयोग गरेर निकालिन्छ र प्रशोधन गरिन्छ। तसर्थ, तिनीहरूको निर्माण र उत्पादन आफैं कमजोर पारिस्थितिकी तंत्रहरूको लागि धेरै विनाशकारी छ। प्लास्टिकको विनाश (धेरै जसो जलाएर) हावा निम्त्याउँछ, पानी र भूमि प्रदूषण। विगत ७० वर्षमा उत्पादित प्लाष्टिकमध्ये ७९ प्रतिशत ल्यान्डफिल साइट वा सामान्य वातावरणमा फ्याँकिएको छ भने करिब ९ प्रतिशत मात्रै रिसाइकल गरी बाँकी जलाइन्छ । यो जलाउने प्रक्रियाले कमजोर कामदारहरूलाई विषाक्त रसायनहरूमा पर्दाफास गर्छ जसमा क्यान्सर उत्पन्न गर्ने पदार्थहरू समावेश छन्। महासागरहरूमा लगभग 79 ट्रिलियन माइक्रोप्लास्टिक कणहरू छन् र यसले बिस्तारै समुद्री जीवनलाई घटाउँदैछ भनिन्छ। कतिपय प्लाष्टिकका सूक्ष्म कण हावामा उडेर जान्छन् प्रदूषण र यो वास्तविक सम्भावना छ कि हामीले तिनीहरूलाई सास फेर्न सक्छौं। प्लाष्टिकको आगमन र लोकप्रियता एक दिन हाम्रा सुन्दर समुद्र, हावामा तैरने र हाम्रा बहुमूल्य भूमिहरूमा फ्याँकिएको प्लास्टिकको फोहोरको बोझ बन्नेछ भनेर 1960 मा कसैले पनि भविष्यवाणी गर्न सकेन।

प्लास्टिक प्याकेजिङ सबैभन्दा ठूलो खतरा र प्लास्टिकको सबैभन्दा भ्रष्ट प्रयोग हो। तर समस्या यो छ कि प्लास्टिकको झोला जताततै छ, हरेक सानो उद्देश्यका लागि प्रयोग गरिन्छ र यसको प्रयोगमा कुनै नियन्त्रण छैन। यस प्रकारको सिंथेटिक प्लास्टिकले बायोडिग्रेड गर्दैन, बरु ल्यान्डफिलहरूमा बस्छ र जम्मा गर्छ र वातावरणीयमा योगदान गर्दछ। प्रदूषण। त्यहाँ "पूर्ण प्लास्टिक प्रतिबन्ध" को लागी पहल गरिएको छ, विशेष गरी प्याकेजिङ मा प्रयोग हुने polystyrene। यद्यपि, यसले वांछित परिणामहरू निम्त्याउँदैन किनकि प्लास्टिक अझै पनि जमिन, हावा र पानीमा सर्वव्यापी छ र बढ्दो छ। भन्न को लागी सुरक्षित छ कि प्लास्टिक सबै समय नाङ्गो आँखाले नदेखिन सक्छ तर यो जताततै छ! यो दुर्भाग्यपूर्ण छ कि हामी प्लास्टिक सामग्रीको पुन: प्रयोग र डिस्पोज समस्या समाधान गर्न असमर्थ छौं।

प्रकाशित भएको एक अध्ययनमा नेशनल एकेडेमी अफ साइन्स संयुक्त राज्य अमेरिका को कार्यवाही, अनुसन्धानकर्ताहरूले ज्ञात प्राकृतिक पत्ता लगाएका छन् enzyme जसले प्लास्टिकलाई खुवाउँछ । जापानको एउटा केन्द्रमा रिसाइकल गर्नको लागि तयार फोहोरमा फेला परेको इन्जाइमको संरचनाको जाँच गर्दा यो एउटा अवसरको खोज थियो। Ideonella sakaiensis 201-F6 भनिने यो इन्जाइमले "खान" वा "फिड अफ" गर्न सक्षम छ, पेटेन्ट गरिएको प्लास्टिक PET वा पोलिथीन टेरेफ्थालेट जुन लाखौं टन प्लास्टिकका बोतलहरूमा प्राय: प्रयोग गरिन्छ। इन्जाइमले मूलतया ब्याक्टेरियालाई प्लास्टिकलाई खानाको स्रोतको रूपमा घटाउन अनुमति दियो। PET को लागि हाल कुनै रिसाइक्लिंग समाधानहरू अवस्थित छैनन् र PET बाट बनेको प्लास्टिकको बोतलहरू वातावरणमा सयौं वर्षभन्दा बढी समयसम्म रहन्छन्। युनिभर्सिटी अफ पोर्ट्समाउथ र संयुक्त राज्य अमेरिकाको ऊर्जा विभागको राष्ट्रिय नवीकरणीय ऊर्जा प्रयोगशाला (NREL) को टोलीको नेतृत्वमा गरिएको यो अध्ययनले ठूलो आशा जगाएको छ।

मूल लक्ष्य यस प्राकृतिक इन्जाइम (PETase भनिन्छ) को त्रि-आयामी क्रिस्टल संरचना निर्धारण गर्नु थियो र यो इन्जाइमले कसरी काम गर्दछ भनेर बुझ्न यो जानकारी प्रयोग गर्न थियो। संरचना स्पष्ट गर्न र व्यक्तिगत परमाणुहरू हेर्न तिनीहरूले एक्स-रेहरूको तीव्र बीम प्रयोग गरे - जुन सूर्य भन्दा १० बिलियन गुणा उज्यालो छ। त्यस्ता शक्तिशाली बीमहरूले इन्जाइमको भित्री कार्य बुझ्न सक्षम बनायो र छिटो र अधिक कुशल इन्जाइमहरू इन्जिनियर गर्न सक्षम हुन सही ब्लुप्रिन्टहरू प्रदान गर्यो। यो खुलासा भयो कि PETase क्युटिनेज भनिने अर्को इन्जाइमसँग धेरै मिल्दोजुल्दो देखिन्छ बाहेक PETase को एक विशेष सुविधा र अधिक "खुला" सक्रिय साइट छ, जुन मानव निर्मित पोलिमरहरू (प्राकृतिकहरूको सट्टा) समायोजन गर्ने सोचाइन्छ। यी भिन्नताहरूले तुरुन्तै संकेत गरे कि PETase विशेष गरी PET- युक्त वातावरणमा अधिक विकसित हुन सक्छ र यसरी PET लाई घटाउन सक्छ। तिनीहरूले PETase सक्रिय साइटलाई म्यूट गरे कि यसलाई क्युटिनेज जस्तो देखिने बनाउन। त्यसपछि के एक पूर्णतया अप्रत्याशित परिणाम थियो, PETase उत्परिवर्ती PET लाई प्राकृतिक PETase भन्दा पनि राम्रोसँग घटाउन सक्षम थियो। यसरी, प्राकृतिक इन्जाइमको क्षमतालाई बुझ्ने र सुधार गर्ने प्रयास गर्ने क्रममा, अन्वेषकहरूले दुर्घटनावश एउटा नयाँ इन्जाइम इन्जिनियरिङ गरे जुन प्राकृतिक इन्जाइमभन्दा पनि राम्रो थियो PET लाई तोड्न। प्लास्टिक। यो इन्जाइमले पीईटी प्लास्टिकको जैव-आधारित विकल्प पोलिथिलीन फ्युरान्डिकार्बोक्सिलेट, वा PEF लाई पनि घटाउन सक्छ। यसले PEF (Polyethylene Furanoate) वा PBS (Polybutylene succinate) जस्ता अन्य सब्सट्रेटहरू समाधान गर्ने आशा उत्पन्न गर्‍यो। इन्जाइम इन्जिनियरिङ् र इभोलुसनका लागि उपकरणहरू थप सुधारको लागि निरन्तर लागू गर्न सकिन्छ। अन्वेषकहरूले इन्जाइम सुधार गर्ने तरिका खोजिरहेका छन् ताकि यसको प्रकार्यलाई शक्तिशाली ठूलो औद्योगिक सेटअपमा समावेश गर्न सकिन्छ। इन्जिनियरिङ् प्रक्रिया हाल बायो-वाशिङ डिटर्जेन्ट वा जैव इन्धनको निर्माणमा प्रयोग भइरहेका इन्जाइमहरूसँग धेरै मिल्दोजुल्दो छ। प्रविधि अवस्थित छ र यसैले आगामी वर्षहरूमा औद्योगिक व्यवहार्यता प्राप्त गर्न सकिन्छ।

यस अध्ययनका केही पक्षहरू बुझ्न थप अनुसन्धान आवश्यक छ। सबैभन्दा पहिले, इन्जाइमले प्लास्टिकका ठूला टुक्राहरूलाई साना टुक्राहरूमा तोड्छ, त्यसैले यसले प्लास्टिकका बोतलहरूको रिसाइकललाई समर्थन गर्छ तर यो सबै प्लास्टिकलाई पहिले रिकभर गर्न आवश्यक छ। यो "सानो" प्लास्टिक बरामद भएपछि तिनीहरूलाई प्लास्टिकको बोतलहरूमा फर्काउन प्रयोग गर्न सकिन्छ। इन्जाइमले वातावरणमा वास्तवमै "जानुहोस् र आफैं प्लास्टिक फेला पार्न" सक्दैन। एउटा प्रस्तावित विकल्प यो इन्जाइमलाई केही ब्याक्टेरियामा रोप्ने हुन सक्छ जसले उच्च तापक्रम सहन गर्दा प्लास्टिकलाई उच्च दरमा तोड्न थाल्छ। साथै, यो इन्जाइमको दीर्घकालीन प्रभाव अझै पनि बुझ्न आवश्यक छ।

प्लास्टिकको फोहोरको सामना गर्न यस्तो अभिनव समाधानको प्रभाव विश्वव्यापी स्तरमा धेरै उच्च हुनेछ। हामीले प्लाष्टिकको आगमनदेखि नै प्लास्टिकको समस्यालाई समाधान गर्ने प्रयास गर्दै आएका छौं। त्यहाँ एकल-प्लास्टिकको प्रयोगमा प्रतिबन्ध लगाउने कानूनहरू छन् र पुन: प्रयोग गरिएको प्लास्टिक पनि अहिले जताततै मनपर्छ। सुपरमार्केटमा प्लाष्टिकको झोलामाथि प्रतिबन्ध लगाउने जस्ता साना कदमहरू पनि मिडियामा भइरहेका छन्। बिन्दु यो हो, हामीले हाम्रो संरक्षण गर्न चाहन्छौं भने छिटो कार्य गर्न आवश्यक छ ग्रह प्लास्टिकबाट प्रदूषण। यद्यपि हामीले हाम्रो दैनिक जीवनमा रिसाइक्लिंगलाई अपनाउनुपर्छ र हाम्रा बच्चाहरूलाई पनि त्यसो गर्न प्रोत्साहन दिनुपर्छ। हामीलाई अझै पनि एक राम्रो दीर्घकालीन समाधान चाहिन्छ जुन हाम्रो आफ्नै व्यक्तिगत प्रयासहरूसँग हातमा जान सक्छ। यो अनुसन्धानले हाम्रो सबैभन्दा ठूला समस्याहरू मध्ये एकको सामना गर्न शुरुवात चिन्ह लगाउँछ ग्रह सामना गरिरहेको छ।

***

{तपाइँले उद्धृत स्रोत(हरू) को सूचीमा दिइएको DOI लिङ्कमा क्लिक गरेर मूल अनुसन्धान पत्र पढ्न सक्नुहुन्छ}

स्रोत (हरू)

ह्यारी पी एट अल। 2018. एक प्लास्टिक-अपमानजनक सुगन्धित पोलिएस्टरेज को विशेषता र ईन्जिनियरिङ्। राष्ट्रिय विज्ञान प्रतिष्ठान को कार्यवाही। https://doi.org/10.1073/pnas.1718804115