Каждый год в мире производится около 350 миллионов тонн пластика, и около 200 миллионов тонн практически сразу же становятся твердыми бытовыми отходами, потому что используются в течение короткого промежутка времени и далее не подвергаются переработке. Одна пятая мирового пластика приходится на полиэтилентерефталат (ПЭТ) — этот материал используют для изготовления текстиля и упаковки, преимущественно пластиковых бутылок для воды и газированных напитков.

ПЭТ является сложным полиэфиром и плохо поддается гидролизу из-за высокого содержания ароматических фрагментов терефталата. Наиболее распространенный способ его переработки — термомеханический. К сожалению, он приводит к потере механических свойств, и качество материала на выходе получается гораздо более низким, чем у исходного. Ученые уже описывали ПЭТ-гидролазы — энзимы, которые способны деполимеризовать ПЭТ и переработать его в новое сырье хорошего качества, однако, все они демонстрировали низкую производительность и были нерентабельными.

Французские ученые во главе с Валери Турнье (Valérie Tournier) из Университета Тулузы начали поиски усовершенствованной PET-гидролазы. На данный момент они завершили первый этап проекта и добились эффективной переработки терефталевой кислоты, на которую приходится основная масса ПЭТ — 863 килограмма в одной тонне ПЭТ отходов.

В ходе исследования они обрабатывали коммерческий аморфный ПЭТ различными ферментами: гидролазами BTA1 и BTA2 почвенной бактерии Thermobifida fusca; кутиназой патогенного гриба Fusarium solani pisi; ПЭТазой грамотрицательной бактерии Ideonella sakaiensisи кутиназой LCC, полученной из листового компоста листьев. Они обнаружены, что LCC в 33 раза эффективнее прочих ферментов и демонстрирует самую высокую термостабильность.

Далее ученые попытались дополнительно улучшить ферментативную активность и термостабильность LCC с помощью белковой инженерии: химическую активность улучшил целевой мутагенез ключевых аминокислотных остатков, а термостабильность удалось повысить за счет добавления дисульфидного мостика.

В итоге специалисты остановились на версии ПЭТ-гидролазы, которая расщепляет 99,8 процента терефталевой кислоты на мономеры (а это составляет 90 процентов ПЭТ отходов) за 10 часов. При этом стоимость фермента, необходимого для переработки одной тонны , составляет всего лишь 4 процента от цены тонны первичного ПЭТ. Из переработанного сырья уже были изготовлены пластиковые бутылки для напитков, и по свойствам они не уступали оригинальным.

Здесь вы можете узнать, куда сдавать ПЭТ бутылки на переработку в России и что с ними произойдет после этого. Ранее мы писали о том, что корабли выбрасывают в Южную Атлантику пластиковые бутылки, игнорируя конвенцию по предотвращению загрязнения с морских судов.