با یک آنزیم تازه که با فناوری یادگیری ماشینی توسعه داده شده، می‌توان پلاستیک‌ها را بسیار سریع‌تر از قبل تجزیه کرد
مدت‌هاست که دانشمندان روی تولید آنزیم‌هایی کار می‌کنند که توانایی تجزیه زباله‌های پلاستیکی و حتی تبدیل آنها به مولکول‌ها ساده را داشته باشند.
یک مطالعه جدید، یک گام دیگر به جلو در این زمینه محسوب می‌شود. در این تحقیق دانشمندان از یادگیری ماشینی استفاده کرده‌اند تا آنزیمی بسازند که برخی از اشکال پلاستیک را تنها در 24 ساعت تجزیه می‌کند.
در سال 2016، محققان ژاپنی یک باکتری را کشف کردند که با آنزیم‌هایش، پلاستیک‌های PET را در چند هفته تجزیه می‌کرد.
یک نسخه مهندسی شده از این آنزیم‌ها، به نام PETase، عملکرد آنزیم‌های این باکتری را سریع‌تر کرد و در سال 2020 دانشمندان نسخه‌ای حتی قدرتمندتر از این آنزیم را توسعه دادند که پلاستیک‌های PET را با سرعت شش برابر هضم می‌کرد.
به تازگی تیمی در دانشگاه تگزاس تصمیم گرفتند تا برخی از کاستی‌های این آنزیم‌ها را برطرف کنند. به گفته دانشمندان، تا حالا کاربرد این فناوری به دلیل عملکرد پایین در دما‌های پایین و محدوده‌های pH مختلف، عدم اثربخشی مستقیم در مقابله با زباله‌های پلاستیکی تصفیه‌نشده و سرعت واکنش کند، محدود بود.
برای حل این مشکلات، دانشمندان یک مدل یادگیری ماشینی را توسعه دادند که می‌توانست پیش‌بینی کند کدام جهش در آنزیم PETase این قابلیت‌ها را به آن می‌دهد.
این کار، شامل مطالعه دقیق طیف وسیعی از محصولات پلاستیکی PET، از جمله ظروف، بطری‌های آب و پارچه‌ها، و سپس استفاده از مدلی برای طراحی و مهندسی آنزیمی جدید و بهبود یافته به نام FAST-PETase بود.
این آنزیم تازه ایجاد شده در تجزیه پلاستیک‌های PET در دما‌های بین 30 تا 50 درجه سانتیگراد و در طیف وسیعی از سطوح pH برتری چشمگیری دارد و می‌تواند تقریباً به طور کامل 51 محصول مختلف PET را در عرض یک هفته تجزیه کند و در برخی آزمایش‌ها پلاستیک‌ها را در کمتر از 24 ساعت تجزیه کند.
دانشمندان همچنین یک فرآیند بازیافت PET ترتیب دادند که در آن از FAST-PETase برای تجزیه پلاستیک‌ها و سپس مونومر‌های بازیافت شده برای بازسازی شیمیایی مواد استفاده شد.
محققان بر این باورند که آنها به روشی دست یافته‌اند که مقرون به صرفه و قابل استفاده در مقیاس صنعتی است. آنها حق ثبت اختراع این فناوری را به ثبت رسانده‌اند و امیدوارند شاهد استفاده از آن در محل‌های دفن زباله و مناطق آلوده باشند.
فراتر از صنعت مدیریت پسماند، این فناوری به شرکت‌ها این فرصت را می‌دهد تا خودشان در بازیافت محصولات خود پیشگام شوند.
منبع: نیچر
