Enzým, ktorý by mohol vyriešiť problém s plastmi

Bratislava 30. novembra 2023 (HSP/ BBC/Foto: Pixabay )

Podľa BBC sa príbeh začal v roku 2010, keď laborantka Sintawee Sulaimanová nastúpila do svojho prvého zamestnania na univerzite v Osake v Japonsku. Jej objav, ktorý sa začal pokusom rozložiť obal od slúchadiel, dáva možnosť rozkladu plastov

Jej úlohou bolo upraviť a experimentovať s enzýmom, ktorý jej kolegovia objavili v hromade hnijúceho lístia v parku vedľa univerzity a ktorý sa nazýva LCC – kutináza z listového kompostu. LCC pomáha mikróbom rozkladať voskový povlak listov a Sulaimanová dúfala, že by mohol pomôcť aj pri rozklade plastov.

Jedno popoludnie rozrezala plastový obal od slúchadiel a úlomky nechala cez noc vo vode s niekoľkými vzorkami LCC. Ráno to vyzeralo inak. „Ten kus plastu mal nejaké diery a bol viditeľne poškodený. Veľmi ma to prekvapilo“ spomína si Sulaimanová.

Plast z obalu zo slúchadiel bol PET, čo je polymér – dlhá molekula, v ktorej sú pevne spojené menšie chemické jednotky nazývané monoméry. Polyméry sa nachádzajú všade v prírode – najbežnejším príkladom je celulóza, štrukturálna zložka stromov a iných rastlín.

Spolu s nimi sa vyvinuli aj enzýmy, ktoré rozkladajú ich chemické väzby a umožňujú mikróbom biologicky rozkladať organický materiál. Enzýmy sú však vystavené plastom len niekoľko desaťročí, a preto sa tieto materiály nerozkladajú. V posledných dvoch desaťročiach však vedci našli spôsob, ako podať evolúcii pomocnú ruku.

Práve tým sa zaoberal profesor Alain Marty a jeho kolegovia z Univerzity v Toulouse vo Francúzsku. V priebehu ôsmich rokov prepracovali enzým LCC – teraz už LCCICCG – tak, aby sa špeciálne zaoberal rozkladom PET.

V súčasnosti je profesor Marty vedeckým riaditeľom spoločnosti Carbios, ktorá má recyklačný závod v Clermont-Ferrand v strednom Francúzsku, ktorý vyzerá trochu ako minipivovar s veľkým valcovým reaktorom obklopeným ďalšími zariadeniami na spracovanie PET plastu.

Enzým je teraz taký účinný, že dokáže úplne rozložiť polymér PET na jeho základné monoméry – chemické látky, ktoré výrobcovia potrebujú na výrobu nového plastu. Profesor Marty to prirovnáva k rozoberaniu perlového náhrdelníka : „Používame enzým, ktorý môžete považovať za molekulárne nožnice. Rozbíjame spojenie medzi jednotlivými perlami, tým uvoľňujeme perly a týmto spôsobom môžeme po prečistení tieto perly opäť predávať.”

Najväčší stroj zo všetkých spracováva oblečenie bohaté na polyester. Polyester, forma PET plastu, tvorí približne polovicu odevných vlákien, ktoré sa na svete vyrábajú. Nakoniec sa väčšina tohto oblečenia spáli alebo uloží na skládku, často v rozvojových krajinách.

Veľký stroj v Clermont-Ferrand im však ponúka posmrtný život, keď ich rozdrví a potom starostlivo odstráni gombíky , zipsy či flitre.

Zvyšky látky, ktoré prejdú týmto procesom, sa potom posúvajú do ďalšieho stroja, kde sa z nich vyrábajú mäkké pelety. Rovnakým strojom prechádza aj množstvo úlomkov z plastových fliaš, ktoré pripomínajú lesklé farebné šperky, a tiež sa v procese premieňajú na pelety. Týmto krokom sa zväčší povrch materiálu a oslabia sa molekulárne väzby plastu.

Dôležité je, že tieto pelety nie sú 100% PET. Pelety z textilu obsahujú iné látky, ako je bavlna, a fľaše obsahujú napríklad zelené farbivá. Možno sa zaoberať aj zmiešanými plastmi, ako sú napríklad potravinové obaly.

Spoločnosť sa teraz chystá radikálne rozšíriť svoju činnosť. Do roku 2025 plánuje otvoriť továreň v severovýchodnom Francúzsku, ktorá bude schopná recyklovať 50 000 ton PET odpadu ročne – to je 300 miliónov tričiek alebo dve miliardy fliaš.

Spoločnosť Carbios sa nechce stať spracovateľom surovín, ale bude poskytovať licencie na svoj proces iným spoločnostiam, čo znamená, že má potenciál rýchlo sa rozšíriť. Vytvorila spoluprácu s veľkými značkami vrátane Nestlé, L’Oréal a PepsiCo. Keďže sa v ňom vyrábajú rovnaké chemické monoméry, aké už výrobcovia plastov používajú, je potrebná minimálna zmena.

Poznanie  výrobku je však zároveň výzvou – keďže tieto nerozoznateľné chemikálie budú stáť približne o 60 % viac ako tie, ktoré sa získavajú z petrochemických produktov.

„Časom získa spoločnosť Carbios prístup k čoraz väčšiemu množstvu vstupných surovín,“ hovorí Emmanuel Ladent, výkonný riaditeľ spoločnosti Carbios. „ Náklady na suroviny sa teda znížia, pretože budeme mať prístup k vstupným surovinám, ktoré sa dnes spaľujú alebo ukladajú na skládky,“ hovorí a dodáva, že akákoľvek budúca daň z emisií uhlíka bude pre nich tiež prínosom.

Spoločnosť Carbios nie je v tomto odvetví sama – na recyklácii PET pomocou rôznych enzýmov pracujú aj iné výskumné tímy. Žiadny z týchto tímov však nie je v štádiu rozširovania svojho procesu.

„Som naozaj nadšený prácou, ktorú robí spoločnosť Carbios, pretože tak povediac razí cestu,“ hovorí profesor Andy Pickford z Centra pre enzýmové inovácie na univerzite v Portsmouthe. „Ak ľudia uvidia, že to funguje, potom veríme, že sa k tejto metóde pridá viac ľudí,“ dodáva.

Vraví však, že v prípade recyklácie iných druhov plastov je menej optimistický. „Niektoré z nich sa možno nikdy nebudú dať recyklovať a možno urobíme dobre, ak od používania týchto plastov upustíme,“hovorí Pickford.

Každý pokrok by bol vítaný – podľa OECD sa na celom svete recykluje menej ako 10 % plastov. Každoročne sa na skládky ukladá približne polovica zo 400 miliónov ton plastového odpadu na svete.

Spoločnosť Carbios sa už zameriava na plasty so zložitejšou chemickou štruktúrou. Nylon je na vrchole zoznamu, ale profesor Marty hovorí, že na jeho uvoľnenie bude potrebný úplne iný enzým.

Medzitým Sintawee Sulaimanová, ktorá bola v roku 2010 prvýkrát svedkom toho, ako LCC rozkladá plast, je spokojná s pokrokom, ktorý jej enzým urobil, odkedy ho po prvýkrát nakŕmila obalom na slúchadlá.

„Mám veľké šťastie, že som sa stretla s LCC. Naozaj dúfam, že môže pomôcť svetu zmeniť sa na lepšie miesto,“ povedala.