Група біохіміків із Шотландії винайшла спосіб перетворення пластикових ПЕТ-пляшок на ванілін. Завдяки штучно створеному штаму кишкової палички Escherichia coli, яка контактувала зі фталевою кислотою, науковці зробили крок уперед у вторинному переробленні.

Ширший контекст

Кожен п’ятий кілограм пластику у світі припадає на поліетилентерефталат (ПЕТ), з якого найчастіше виготовляють пляшки для газованих та негазованих напоїв. Екодослідники у всьому світі вже котрий рік намагаються знайти ефективний спосіб утилізації ПЕТ без шкоди довкіллю.

Так, 2016 року японські мікробіологи досліджували поверхню навколо заводу з виробництва ПЕТ і знайшли там Ideonella sakaiensis 201-F6. Це штам бактерій, здатний гідролізувати, себто розкласти ПЕТ. Завдяки спеціальним ферментам штам розкладає ПЕТ на фталеву кислоту та етиленгліколь. Щоправда, ці бактерії могли переробити кількаміліметрову полімерну плівку лише за певних температурних умов.

Плівка ПЕТ, зруйнована бактеріями. Її товщина сягає 0.2 міліметрів, а температура процесу – 30ºС. Джерело: Science Magazine

Плівка ПЕТ, зруйнована бактеріями. Її товщина сягає 0.2 міліметрів, а температура процесу – 30ºС. Джерело: Science Magazine

2020 року французькі вчені змогли синтезувати ферменти гідролазу, які працювали ще ефективніше за японський штам. Вони розклали майже весь ПЕТ на ферменти протягом 10 годин. Цей фермент – LC-cutinase, який отримують з компосту опалого листя. Він у 33 рази  ефективніший за інші ферменти, що гідролізують ПЕТ, і розкладає близько 99,8% усього ПЕТ.

Що сталося

Нещодавно біохімікам вдалося поєднати французький та японський досвід для отримання фталевої кислоти з ПЕТ – вони модифікували кишкову паличку, яка змогла переробляти кислоту на ванілін.

Ванілін є важливим елементом у харчовій та косметичній промисловості та фармакології. Світовий попит на нього щороку зростає на понад 20%. Дослідницький штам E.coli MG1655 RARE трансформували гібридними плазмідами, а для оптимізації виходу ваніліну науковці регулювали кислотність середовища та додавали різні елементи. Максимального ефекту вдалося досягти за pH на рівні 5,5 – дифузія фталевої кислоти у бактеріальну клітину спостерігалася із мінімальним стресом та змінами у середовищі.

Ферментативний процес перетворення фталевої кислоти у ванілін. Джерело: Green Chemistry

Ферментативний процес перетворення фталевої кислоти у ванілін. Джерело: Green Chemistry

Як згадано у дослідженні, науковці продемонстрували метод на прикладі пластикових пляшок. За 72ºC ПЕТ перетворили у фталеву кислоту, а потім охолодили та додали до неї модифікований штам. Кінцевий продукт – понад 79% у ваніліні протягом доби ферментативних реакцій.

Чому це важливо

Пластик забруднює щораз більше нових місць: ґрунти, водойми, повітря, їжу, тварин. Про важливість перероблення пластику та останні досягнення науки в цій галузі ми писали у статтях «Як очистити воду від мікропластику» та «Як за годину перетворити поліетилен на авіапаливо».

Коменти