ペットボトルを1週間で分解-プラスチック廃棄物の環境問題を解決するプラスチック分解酵素の発見-エンジニアのためのファブクロス

ペットボトルを1週間で分解-プラスチック廃棄物の環境問題を解決するプラスチック分解酵素の発見-エンジニアのためのファブクロス

廃プラスチックによる環境汚染は、世界が直面している大きな課題のひとつです。 ほとんどのプラスチックは生分解性ではないため、分解されることなく長期間環境に残り、主に海洋を汚染し続けます。 リサイクルはプラスチック廃棄物の問題を解決するのに役立ちますが、世界でリサイクルされているプラ​​スチックは全プラスチックの10%未満です。

テキサス大学オースティン校の研究チームは、プラスチック廃棄物の問題を解決する可能性のある革新的な方法を開発しました。 天然のプラスチック分解酵素をベースに、通常は数時間から数日で分解するのに数百年かかるプラスチックを分解する酵素を作りました。 研究結果は、2022年4月27日にネイチャー誌に掲載されました。

本研究の対象となったポリエチレンテレフタレート(PET)は、食品容器、飲料用ペットボトル、特定の種類の繊維など、多くの製品に使用されているプラ​​スチックの一種であり、世界の固形廃棄物の12%を占めています。 であると言われています。 理論的には、PETは酵素分解と再合成によって他の製品に変換することができます。 しかし、PET分解酵素はpHや温度の変化に弱く、反応速度が遅いため、応用が進んでいません。

今回、研究チームは機械学習モデルを使用して、天然に存在する細菌によって生成されるPET分解酵素「PETase」と、低温でPETを迅速に分解するために変異する場所を決定します。 そしてそれに応じて新しい酵素変異体を作成しました。 この酵素は、30〜50℃以下でPETを素早くモノマーに分解し、条件にもよりますが、約24時間で完全にモノマーに分解します。

このFAST-PETase(機能性、活性、安定性、耐性)という新しい酵素を51種類のプラスチック容器に適用すると、1週間でほぼ完全に分解することができました。 市販の飲料水用ペットボトルに使用した場合、未処理のペットボトルのA-PET(アモルファスPET)部分は、熱処理後50℃で分解する可能性があります。

さらに、FAST-PETaseによって生成されたモノマーが再重合によって新しいPETを合成できることが示され、完全に閉ループのリサイクルプロセスが可能であることが実証されました。

研究チームは、将来的に酵素生産の規模を拡大して、産業および環境への応用に備えることを計画しています。 廃プラスチック埋立地や廃棄物の多い産業での利用に加え、環境保全への応用も検討しています。

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