Da je v Tihem oceanu otok plastičnih odpadkov v velikosti dveh Francij, že vemo. Ocena je, da letno ustvarimo okoli 240 milijonov ton plastičnih odpadkov. Najmanj 10 milijonov ton jih konča v morju, kot tista novotvorba v Tihem oceanu, ki naj bi bila težka 79.000 ton (za primerjavo, teža samca odraslega afriškega slona je šest ton).

Mikroplastiko so zasledili tako v človeškem telesu kot v želodcih rib (ki jih jemo), večji kosi plastičnih odpadkov polnijo trebuhe kitov in želv, ki zaradi lakote umirajo v agoniji.

Samo lani je bilo izdelanih 367 milijonov ton plastenk, vrečk in drugih izdelkov iz tega trpežnega materiala. Vprašljiv je tudi sam postopek izdelave iz surove nafte. Ameriška plastična industrija je lani v zrak izpustila 232 milijonov ton toplogrednih plinov – to je enako onesnaženju okolja, ki bi ga povzročilo 116 toplarn.

Plastiko lahko recikliramo, a ne vse. Znanstveniki se že nekaj let ukvarjajo z bakterijo, ki je razvila encim za razgradnjo plastike. Bi bila torej rešitev ta, da bi bakterijo preprosto spustili na smetišče ali na tisti otok v Tihem oceanu in naša nadloga bi bila odpravljena enkrat za vselej?

Obetavna rešitev za okolje?

Leta 2016 so raziskovalci s kjotskega Inštituta za tehnologijo na Japonskem pod vodstvom mikrobiologa Koheija Ode poročali o presenetljivem odkritju. Po ogledu obrata za recikliranje polietilentereftata (prosojne plastike tipa PET, iz katere izdelujejo vlakna za oblačila in plastenke) so v vodi, v kateri je bila plastika, odkrili sev bakterije, imenovane Ideonella sakaiensis 201-F6.

Ta je rasla na delcih PET, in ne le to, ugotovili so, da je bakterija uporabljala PET kot svoj primarni vir hranil in ga pri tem tudi razkrojila. Torej, dobesedno ga je pojedla. To je lahko storila s posebnim encimom, ki ga je razvila bakterija.

Sev bakterije Ideonella sakaiensis 201-F6 pri razkroju plastike proizvaja dva edinstvena encima: prvi je PETaza, ki razgrajuje podolgovate molekule PET na manjše, imenovane MHET. V tej fazi začne delovati drugi encim, MHETaza, ki proizvaja etilenglikol in tereftalno kislino (TPA) – obe kemikaliji sta sicer del molekularne verige PET. To pomeni, da lahko sev bakterije Ideonella sakaiensis 201-F6 popolnoma obrne proces, s katerim je izdelan PET.

Novica o odkritju je pred šestimi leti odjeknila po svetu, navaja Guardian, ki poudarja, da zametki mikrobov, ki se hranijo s plastiko, pravzaprav segajo že v zgodnja devetdeseta leta prejšnjega stoletja; v tistem času so sicer iznašli le takšne, ki so se hranili s plastiko, ki je bila po svoji kemični sestavi šibkejša oziroma biorazgradljiva.

A do leta 2000 je raziskovalcem uspelo odkriti encime, ki so se spopadali tudi s tršo plastiko.

Kako se je vse začelo?

Pionir na tem področju je bil Wolfgang Zimmermann z Univerze Leipzig v Nemčiji. Z ekipo raziskovalcev je namreč proučeval encim kutinaza, ki ga je pridobil iz bakterij tipa Thermobifida cellulosilytica in ki bi lahko razkrojevale PET.

Nad njegovim prebojem je bil leta 2012 tako navdušen profesor Lars Blank z nemške univerze, da je z ekipo evropsko-kitajskih raziskovalcev začel projekt P4SB (2015–2019), osredinjen izključno na encime za razgradnjo plastike.

Kot še poroča Guardian, so tudi italijanski raziskovalci prišli do sklepa, da je bakterija, ki razkraja plastiko, obetaven in do okolja prijazen postopek, s katerim bi lahko rešili težavo plastike oziroma plastifikacije našega Planeta.

Zakaj je bakterija tako posebna?

Toda, zakaj je leta 2016 odkrita bakterija Ideonella sakaiensis 201-F6 tako posebna? "Od drugih znanih najdb se je ta mikroorganizem razlikoval v tem, da je lahko uporabljal plastiko tako za svojo energijo kot za vir hrane," pojasni John McGeehan z Univerze Portmouth. "In to je presenetljivo," nadaljuje, "je nekakšen evolucijski proces. Če ste prva bakterija na nekem kupu smeti, ki ima okus po plastiki, potem imate kar naenkrat neomejen vir hrane."

Do zdaj znani encimi, ki so razgrajevali plastiko, so se razvili, da bi razgradili trdne verige molekul, ki jih najdemo v živih bitjih, njihova sposobnost razgradnje plastike pa je bila le stranski učinek. Nasprotno pa so encimi seva bakterije Ideonelli sakainensis 201-F6 specializirani za razkroj plastike.

Lars Blanc ob tem sicer oporeka najdbi, češ da encimi razkrajajo le PET, in še to zelo počasi.

Encim, ki bi lahko razkrojeval tudi industrijsko plastiko

Še večji preboj je sledil leta 2020, ko je profesor z britanske Univerze v Portsmouthu John McGeehan (s kolegi) z zelo močnimi rentgenskimi žarki oblikoval tridimenzionalni model encima v visoki ločljivosti.

Sorodna novica Znanstveniki po naključju ustvarili encim, ki razgrajuje plastenke

Znanstveniki z Univerze Južne Floride in brazilske Univerze Campis pa so nato z računalniškim modeliranjem odkrili, da je PETaza po svoji kemični strukturi zelo podobna encimu kutinaza. Z mutacijo aktivnega dela PETaze, da bi bil ta še bolj podoben kutinazi, so nehote ustvarili novi, mutantski encim, ki je bil na njihovo presenečenje še učinkovitejši pri razgradnji plastike PET kot naravna PETaza.

To je torej pomenilo, da je učinkovitost encima mogoče izboljšati, morda nekoč celo do te stopnje, da bi lahko razkrojeval izjemno trdno industrijsko plastiko.

V okolju nastajajo nove bakterije

A vsako leto se na tem področju ugotovi kaj novega. Tako je lani objavljena študija, ki je proučevala mikrobni DNK z različnih območij, ugotovila, da so imeli mikrobi, ki so jih zajeli na delih z visoko stopnjo onesnaženosti s plastiko, v sebi že encim za njen razkroj.

Poleg tega pa je leta 2020 objavljena študija odkrila posebno talno bakterijo, ki se prehranjuje celo s poliuretanom.

Kaj bi najdba pomenila za svet?

Ključno vprašanje zdaj je, kako pomembno vlogo imajo resnično lahko ti encimi pri zmanjševanju onesnaženosti s plastiko.

Do zdaj je bila večina truda v tej smeri le na univerzah, vendar se pojavljajo družbe, ki želijo tehnologijo komercializirati, nadaljuje Guardian. Univerza Portsmouth je, recimo, ustanovila družbo Revolution Plastik (Revolucionarna plastika), katere cilj je vzpostaviti povezavo med akademsko sfero in industrijo. Kot primer dobre prakse je bil doktorat, nastal v povezavi s Coca-Colo.

Poleg tega pa je Coca-Cola (v partnerstvu z nizozemskim zagonskim podjetjem Ioniqa Techologies, podjetjem Indorama Adventures in dobavitelji plastike PET) že izdelala 300 steklenic, ki so v 25 odstotkih narejene iz plastičnih odpadkov iz oceana. Tudi sicer ameriški proizvajalec te gazirane pijače obljublja, da bo do leta 2030 povečal delež embalaže za večkratno uporabo na 25 odstotkov svoje proizvodnje.

Koalicija #Breakfreefromplastics, ki je Coca-Colo označila za največjega svetovnega onesnaževalca zaradi uporabe embalaže za enkratno uporabo, je sporočila, da gre za korak v pravo smer, ne glede na to, da je Coca-Cola doslej večkrat prelomila besedo.

Izboljšava encimov za razgradnjo plastike

A če se vrnemo k encimom za razgradnjo plastike PET – najnaprednejši projekt vodi francosko biotehniško podjetje Carbios. Septembra lani je odprl pilotno tovarno v Clermont-Ferrandu, kjer testira sistem za recikliranje PET, pri čemer uporablja encime, ki so jih našli v kompostu.

Encim so spremenili v toliko, da je deloval hitreje pri visokih temperaturah, kjer je PET mehkejši.

Prednost teh encimov je, da razgradijo plastiko na molekularni ravni, tako da je iz njih mogoče izdelati novo, kakovostnejšo plastiko. Druge oblike recikliranja namreč povzročajo počasen upad kakovosti plastike, ki je sčasoma ni več mogoče reciklirati, zato pristane v smeteh ali v sežigu.

Encimsko recikliranje je krožno

Encimsko recikliranje pa je, vsaj v teoriji, resnično krožno. "Temu pravimo recikliranje z zaprto zanko," pojasni Tiffany M. Ramos z Univerze Roskilde na Danskem. To pomeni, da lahko "nekaj recikliraš in izdelaš nekaj novega enake kakovosti." Vendar pa se na takšen način danes reciklira izjemno majhen odstotek plastike, "toda, encimi bi to lahko spremenili, kar bi bilo super," pove in doda, da je pomanjkljivost teh encimov učinkovitost le za določen tip plastike.

Rešitev za naše okolje je torej vsaj za zdaj enaka tisti, ki jo poznamo: manj odvržene plastike.