اكتشف العلماء أن لعاب دودة الشمع يكسر الأكياس البلاستيكية بسرعة | بلاستيك

تم اكتشاف الإنزيمات التي تكسر الأكياس البلاستيكية بسرعة في لعاب ديدان الشمع ، وهي يرقات العثة التي تصيب خلايا النحل.

إن الإنزيمات هي أول الإنزيمات التي تم الإبلاغ عنها لتحطيم البولي إيثيلين في غضون ساعات في درجة حرارة الغرفة ويمكن أن تؤدي إلى طرق فعالة من حيث التكلفة لإعادة تدوير البلاستيك.

جاء هذا الاكتشاف بعد أن قام عالم ، وهو مربي نحل هاو ، بتنظيف خلية موبوءة ووجد أن اليرقات بدأت في أكل ثقوب في كيس من البلاستيك. وقال الباحثون إن الدراسة أظهرت أن لعاب الحشرات قد يكون “مستودعًا للإنزيمات المهينة التي يمكن أن تحدث ثورة [the cleanup of polluting waste]”.

يشكل البولي إيثيلين 30٪ من إجمالي إنتاج البلاستيك ويستخدم في الأكياس والتعبئة والتغليف الأخرى التي تشكل جزءًا كبيرًا من التلوث البلاستيكي في جميع أنحاء العالم. إعادة التدوير الوحيدة على نطاق واسع اليوم تستخدم العمليات الميكانيكية وتنتج منتجات منخفضة القيمة.

يمكن أن ينتج عن التحلل الكيميائي مواد كيميائية قيمة أو ، مع بعض المعالجة الإضافية ، بلاستيك جديد ، وبالتالي تجنب الحاجة إلى بلاستيك بكر جديد مصنوع من الزيت. قال الباحثون إنه يمكن تصنيع الإنزيمات بسهولة والتغلب على عنق الزجاجة في تحلل البلاستيك ، وهو الانهيار الأولي لسلاسل البوليمر. يتطلب ذلك عادة الكثير من التسخين ، لكن الإنزيمات تعمل في درجات حرارة عادية ، في الماء وعند درجة حموضة متعادلة.

قالت الدكتورة Federica Bertocchini ، من مركز الأبحاث البيولوجية في مدريد: “كانت خلايا النحل الخاصة بي مبتلاة بديدان الشمع ، لذلك بدأت في تنظيفها ، ووضعت الديدان في كيس بلاستيكي”. “بعد فترة ، لاحظت الكثير من الثقوب ووجدناها لم يكن مجرد مضغ ، لقد كان كذلك [chemical breakdown]، لذلك كانت هذه بداية القصة “.

يقول الباحثون إنه من حيث التطبيق التجاري ، فإن الأيام الأولى هي تلك الأيام. قال الدكتور كليمنتي أرياس ، من مركز الأبحاث الإسباني أيضًا: “نحتاج إلى إجراء الكثير من الأبحاث والتفكير في كيفية تطوير هذه الاستراتيجية الجديدة للتعامل مع النفايات البلاستيكية”. بالإضافة إلى مصانع إعادة التدوير الكبيرة ، قال العلماء إنه قد يكون من الممكن يومًا ما الحصول على مجموعات في المنازل لإعادة تدوير الأكياس البلاستيكية وتحويلها إلى منتجات مفيدة. يقوم علماء آخرون حاليًا بالتحقيق في الخنافس ويرقات الفراشات لمعرفة قدرتها على أكل البلاستيك.

كانت الاكتشافات السابقة للإنزيمات المفيدة في الميكروبات ، وتشير دراسة أجريت عام 2021 إلى ذلك تتطور البكتيريا في المحيطات والتربة في جميع أنحاء العالم لأكل البلاستيك. وجدت 30000 إنزيم مختلف قد يحلل 10 أنواع مختلفة من البلاستيك.

أ إنزيم فائق يعمل على تكسير زجاجات المشروبات البلاستيكية بسرعة، عادة ما تكون مصنوعة من بلاستيك البولي ايثيلين تيريفثالات ، تم الكشف عنها في عام 2020 ، مستوحاة من خطأ تم العثور عليه في مكب نفايات في اليابان وتم تعديله عن طريق الخطأ لزيادة فعاليته. كان الإنزيم الذي يكسر PET أيضًا ينتج من البكتيريا في سماد الأوراق، بينما آخر علة من مكب النفايات يمكن أن تأكل البولي يوريثين، وهو بلاستيك يستخدم على نطاق واسع ولكن نادرًا ما يعاد تدويره.

يتم التخلص من ملايين الأطنان من البلاستيك كل عام ، وينتشر التلوث على الكوكب ، من قمة جبل ايفرست الى أعمق المحيطات. يعد تقليل كمية البلاستيك المستخدم أمرًا حيويًا ، كما هو الحال مع جمع النفايات ومعالجتها بشكل صحيح ، ويمكن أن تؤدي إعادة التدوير الكاملة إلى خفض إنتاج البلاستيك الجديد.

البحث، نُشر في مجلة Nature Communications، حدد 200 بروتين في لعاب دودة الشمع وقلص من البروتينين اللذين كان لهما تأثير أكل البلاستيك. تشير هذه الدراسة إلى احتمال حدوث لعاب الحشرات [be] وقال الباحثون “مستودع للإنزيمات المهينة التي يمكن أن تحدث ثورة في مجال المعالجة الحيوية”.

يرقات دودة الشمع تعيش وتنمو في خلايا النحل وتتغذى على شمع العسل ، وهذا قد يكون سبب تطويرهم للإنزيمات. الاحتمال الآخر هو أن الإنزيمات تكسر المواد الكيميائية السامة التي تنتجها النباتات كدفاع والتي تشبه بعض المواد المضافة في البلاستيك.

قال البروفيسور آندي بيكفورد ، مدير مركز ابتكار الإنزيمات بجامعة بورتسموث البريطانية ، إن اكتشاف الإنزيمات في لعاب دودة الشمع كان مثيراً. “يحدث التفاعل في غضون ساعات قليلة في درجة حرارة الغرفة مما يشير إلى أن الانهيار الأنزيمي قد يكون طريقًا للاستفادة من نفايات البولي إيثيلين.”

دراسة منفصلة نُشر يوم الثلاثاء في مجلة Chem يوضح أن إنشاء نسخة طبق الأصل من إنزيم مهين للبلاستيك يعني أنه أكثر مقاومة لتحطيم نفسه ، مما يطيل من فعاليته. لكن بيكفورد قال: “من المرجح أن تفوق التكلفة الباهظة للتخليق الكيميائي لإنزيمات الصورة المرآة أي فائدة متواضعة من عمر نصف الإنزيم المحسن.”