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Nature封面:这种酶,10小时就能“吃掉”塑料瓶,分解率高达90%

十三 只想说 凹非寺量子位 报导 | 微信公众号 QbitAI

全世界每一年生产制造3.59亿吨塑料,在其中1.5-两亿吨就沉积在垃圾站,或曝露在大自然中。

而聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)塑料更为丰富多彩,全世界每一年生产量近7000万吨——它便是人们每日都将会触碰到的塑料瓶。

塑料瓶的收购再运用,对生态环境保护具有尤为重要的功效。

这就是Nature全新封面图文章内容所关心的难题。

但如今的收购技术性,要不会毁坏PET的物理性能,要不便是酶水解高效率过低。

前不久,来源于法国图卢兹高校的团体就明确提出了一种新的酶:能够 在10小内水解90%的塑料瓶PET。

这比以前全部PET水解酶的高效率必须高,更关键的是,水解后造成的单个,和石油化工原材料中的单个具备同样特点。

这就大大的促进了塑料瓶的反复再运用。

PET:我想“融解”了

要想水解PET,就先掌握它。

PET能够 凝结成2种形态:一种是密不可分包囊的结晶体形态,另一种是较为疏松、混乱的形态。

大部分塑料瓶上都存有这2种PET形态,生产商会依据塑料瓶的原材料特点,调节他们的占比。

可是结晶体形态的PET,它的构造过度平稳,以致于现阶段最有效的酶也无法彻底消化吸收。

将会你能问,高溫并不是会让结晶体形态的PET,越来越疏松、混乱?

可是酶存有“高溫不抗症”啊,溫度一上去,酶就降解了。

那怎样越过这“二座高山”,让酶更强的水解PET?

最先是构造层面的难题。

研究工作人员查看了角质层酶(cutinase,一种α/β水解酶)的构造,并开展了有机化学仿真模拟,找到了PET与这类酶的相互作用力部位:她们发觉PET与酶表层的“凹形槽”相符合(包含PET被激光切割的部位)。

以便改进PET与这一凹形槽的契合度,研究工作人员造就了一大批酶的突然变化版本,根据不一样的组成,更改了凹形槽里侧的每一个碳水化合物

接下去,便是酶不耐热的难题。

对有关的酶干了研究以后,好像拥有一种案件线索:很多酶是根据与一种金属离子相互作用力来平稳的,这类金属离子将酶的2个一部分固定不动在一起。

因而,从这类酶的初始版本刚开始,研究工作人员在二种碳水化合物中开展建筑工程设计,能够 在这里两一部分中间产生离子键。这类版本的酶,在高溫下便会更为平稳。

最终,研究工作人员根据一系列的改进,造就出了两个版本的酶,并在剁碎的塑料瓶上开展试验。

不但水解高效率,还很便宜

这般改进后的水解酶,高效率是非常高的。

先人明确提出的水解酶,20钟头机械能消化吸收一半的PET。而在此项工作上,只必须十五个钟头,吸收率就能做到85%。

值得一提的是,根据提升标准,她们可以在10钟头内将PET溶解率做到90%。

尽管还残余一些结晶体形态的PET,但这类高效率早已是很高了:能够 从1000KG的PET废弃物中获取出863KG的原材料。

换句话,再次设计方案的这类酶的高效率,比人们人体里溶解胃蛋白酶的高效率也要高。

然后,研究工作人员还运用这种原材料,以行业标准生产制造了新的PET商品。

这种新品的抗压工作能力,仅比较用规范化工原料生产制造的PET值低5%;外型层面也只差了10%,合乎PET商品产品标准。

自然,成本费也是一个关键的考虑要素。

与石油化工原材料对比,应用再造PET的成本费多少钱呢?

研究工作人员估算,假如生产制造这类蛋白的成本费是1公斤25美元,那麼这一全过程的成本费将是用这类蛋白生产制造PET成本费的4%。

虽然这将会不象石油化工商品那麼划算,但相对而言,它将不会受到将来价钱冲击性的危害,并且更具备可持续。

研究所详细介绍

此项研究的sci文章分别是Isabelle André、S. Duquesne和A. Marty,均来源于法国图卢兹生物科技研究院。

图卢兹生物科技研究所(TBI),是一个微生物与有机化学混和研究企业,归属于荷兰國家科学研究院、荷兰國家科学研究研究管理中心和图卢兹國家科学研究研究院。

研究工作中运用于环境卫生、生物科技、水和自然环境、食品工业和农牧业商业服务及其有机化学等行业。

TBI的总体目标是 “从遗传基因到全过程的协同工作能力”,另外将科学研究的卓越性与经济发展、社会发展的关联性融合起來。

One More Thing

近期,塑料环境污染愈发比较严重:每一年有十万只深海哺乳类动物、大海龟和一百万只海鸟死于海洋塑料环境污染。

乃至也有数据信息显示信息,超出90%的大海龟服用过塑料;乃至冰河如今也被微塑料环境污染了。

尽管人们处在生态圈的顶部,但地球是人们共同的家园,若是依然那样环境污染、耗费資源,最后遭反噬的也终将是人们。

保护生态环境,从我做起。

Nature毕业论文:https://www.nature.com/articles/s41586-020-2149-4

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