تحول در خلاص‌شدن از شرّ زباله‌های پلاستیکی

عمادالدین قاسمی پناه_خبرنگار

دانشمندان یک آنزیم جهش یافته را مهندسی کرده‌اند که می‌تواند در عرض تنها چند ساعت 90درصد بطری‌های پلاستیکی را به مواد اولیه بکر تبدیل کند. این در حالی است که پس از این فرایند، می‌توان فقط طی چند ساعت از این مواد بازیافتی بطری‌های جدید و با کیفیت بالا تولید کرد. این کشف می‌تواند صنعت بازیافت را که اکنون حدود 30درصد پلاستیک‌های PET را در محل دفن زباله‌ها پنهان می‌کند، متحول کند. پلی اتیلن ترفتالات(PET) نوعی پلاستیک است که در بطری نوشیدنی‌ها، منسوجات و صنایع بسته بندی مورد استفاده قرار می‌گیرد، اما هزاران سال طول می‌کشد تا به‌صورت طبیعی در طبیعت  تجزیه شود. این محصول با تولید سالانه حدود 70میلیون تن در سراسر جهان، فراوان‌ترین پلاستیک پلی استر به شمار می‌رود، زیرا هم محکم است و هم سبک.
متأسفانه، بازیافت فعلی PET کارآمدی مناسبی ندارد. هنگامی که پلاستیک‌ها با رنگ‌های مختلف در طول فرایند بازیافت ذوب می‌شوند، نتیجه آن یک ماده اولیه پلاستیکی خاکستری یا سیاه است که بعضی از شرکت‌ها برای بسته‌بندی محصولات خود، متقاضی خرید آن هستند. نتیجه این فرایند، نوعی الیاف پلاستیکی با کیفیت پایین است که فقط برای تولید لباس و فرش مناسب خواهد بود. با این حال، این الیاف پلاستیکی در نهایت در محل دفن زباله‌ها از نگاه‌ها مخفی می‌ماند یا اینکه سوزانده می‌شود. تجزیه مواد غنی از کربن در محل دفن زباله‌ها تا هزار سال طول می‌کشد. هنگام تجزیه این مواد، سموم مختلف به داخل محیط‌زیست راه می‌یابند و می‌توانند سلامت انسان‌ها را به خطر بیندازند و باعث بیماری‌هایی چون ناباروری و سرطان شوند. همچنین برای تولید بطری‌های آب سالانه 17میلیون بشکه نفت مورد استفاده قرار می‌گیرد که این میزان کمی بیشتر از مصرف سوخت یک میلیون اتومبیل در سال است. جان مک گیهان، مدیر مرکز نوآوری آنزیم دانشگاه Portsmouth می‌گوید: این نوع بازیافت که اکنون در سراسر دنیا رایج است، بازیافت به‌معنای واقعی نیست.

او این آنزیم جدید را «یک گام بزرگ رو به جلو» می‌داند و می‌گوید: Carbios که یک شرکت فرانسوی تولید پلاستیک است، باعث این موفقیت شده و عامل اصلی توسعه آنزیم‌های مهندسی شده برای تجزیه PET در مقیاس بزرگ محسوب می‌شود.
سال‌هاست که دانشمندان در خط مقدم جنگ فرهنگی با تولید زباله‌های پلاستیکی قرار دارند. از این رو، آنها به‌دنبال آنزیم‌های میکروبی هستند که بتوانند PET و سایر پلاستیک‌ها را تجزیه کنند. اخیراً، گروهی از دانشمندان آلمانی یک باکتری را کشف کرده‌اند که پلاستیک پلی‌اورتان را تجزیه می‌کند، اما آنها عنوان کرده‌اند که این کار تا زمان تولید در مقیاس تجاری، ممکن است یک دهه طول بکشد. به همین ترتیب، در سال 2018، پژوهشگران به رهبری مک گیهان به‌طور تصادفی آنزیمی کشف کردند که PET را تجزیه می‌کند. آنزیم پایه مورد استفاده در تحقیقات شرکت Carbios، یعنی کوتیناز کمپوست برگ-شاخه(LLC)، از سال 2012و هنگامی که در محفظه کمپوست برگ توسط پژوهشگران در دانشگاه اوزاکا کشف شد، مورد مطالعه قرار گرفته است. کوتیناز نوعی آنزیم است که سرعت واکنش‌های شیمیایی را از طریق کاهش انرژی فعال‌سازی‌، افزایش می‌دهد.
این گروه پژوهشی در شرکت Carbios یک‌صد هزار میکروارگانیسم را غربالگری کردند و سرانجام موفق شدند که جهش LLC را به دنیا معرفی کنند. LLC بکر و اولیه تنها چند روز پس از قرار گرفتن در دمای 65درجه سانتی‌گراد تجزیه می‌شود. در این درجه حرارت PET شروع به نرم شدن می‌کند، اما ذوب نمی‌شود.
محققان LLC را دوباره مهندسی کردند تا سریع‌تر و در دماهای بالاتر کار کند. آلن مارتی، مدیر ارشد علمی شرکت Carbios و ایزابل آندره، متخصص مهندسی آنزیم دانشگاه تولوز با همکاری هم یک آنزیم بهینه شده را که در تجزیه پیوندهای شیمیایی 10هزار مرتبه کارآمدتر از LLC اولیه عمل می‌کند، جداسازی کردند. این آنزیم همچنین در دمای 72درجه سانتیگراد که نزدیک به دمای ذوب PET است، به‌طور فعال عمل می‌کند و حتی روند کار با بهره‌وری بیشتری همراه است.
این آنزیم جهش یافته تنها طی 10ساعت، 90درصد از 200گرم PET را در یک رآکتور کوچک تجزیه کرد. رنگ‌های مختلف در این فرایند اهمیتی ندارند، زیرا رنگ‌ها و سایر پلاستیک‌ها در عملکرد این آنزیم در مخلوط مذاب دخالتی ندارند. به این ترتیب، این پژوهشگران توانستند از توده‌های شیمیایی به‌دست آمده، برای تولید بطری‌های پلاستیکی PET جدید و بطری‌های مناسب برای غذا که به همان محکمی پلاستیک‌های اولیه است، استفاده کنند.
شرکت Carbios می‌گوید: هزینه این آنزیم فقط 4درصد هزینه پلاستیک‌های اولیه‌ای است که از نفت تولید می‌شود. مک گیهان می‌گوید: این آنزیم جدید سریع‌تر و کارآمدتر عمل کرده و گرمای بیشتری را تحمل می‌کند که این خصوصیات باعث می‌شود این کشف جدید پیشرفت بزرگی در صنعت بازیافت محسوب شود.

هزار سال برای تجزیه
تجزیه مواد غنی از کربن در محل دفن زباله‌ها تا هزار سال طول می‌کشد. هنگام تجزیه این مواد، سموم مختلف به داخل محیط‌زیست راه می‌یابند و می‌توانند سلامت انسان‌ها را به خطر بیندازند و باعث بیماری‌هایی چون ناباروری و سرطان شوند