scrollTop top

Doorbraak: nieuw super-enzym eet plastic nog zes keer sneller op

Een super-enzym, afgeleid van bacteriën die van nature het vermogen hebben ontwikkeld om plastic te eten, lijkt erg mooie perspectieven te bieden om de plastic afvalberg te verminderen. Het zou zelfs de volledige recycling van plastic flessen mogelijk maken. Door het te combineren met enzymen die katoen afbreken, zou ook een pak kleding kunnen worden gerecycled. Eerder dit jaar ontdekten Duitse wetenschappers al een bacterie die polyurethaan verorbert, een ander veel gebruikte kunststof.

Het is momenteel erg moeilijk om plastic flessen op te splitsen in hun chemische bestanddelen om er nieuwe van te maken. Dat betekent dat er steeds meer op vuilnisbelten en in de oceanen belanden. Maar een super-enzym dat plastic flessen zes keer sneller afbreekt dan voorheen, zou binnen een jaar of twee al kunnen worden gebruikt om die afvalberg aan te vallen.

Het ‘super-enzym’ MHETase. Foto: University of Portsmouth

Een enzym is een macromoleculaire katalysator die een specifieke chemische reactie in of buiten een cel kan laten verlopen. Het enzym maakt de reactie mogelijk of versnelt de reactie, zonder daarbij zelf te worden verbruikt of van samenstelling te veranderen. De stof waar het enzym op inwerkt en die nodig is voor de stofwisseling of spijsvertering heet het substraat. Tijdens de reactie gaat het enzym kortstondig een binding aan met het substraat. Dit gebeurt voor elk enzym op een eigen manier, doordat elk enzym specifiek is.

Japanse vuilnisbelt

Het plastic-vretende super-enzym werd ontwikkeld door twee afzonderlijke enzymen aan elkaar te koppelen. Ze werden aangetroffen in de plastic-etende microben die in 2016 op een Japanse afvallocatie werd ontdekt. Die verorberen ​​polyethyleentereftalaat (PET), een thermoplastische polyester, die onder andere gebruikt wordt voor petflessen en andere verpakkingen van voedingsmiddelen, maar ook voor industriële en textielvezels (bijvoorbeeld fleece), voor films, platen en voor keukengerei.

De onderzoekers onthulden in 2018 al een gemanipuleerde versie van het eerste enzym, dat het plastic in een paar dagen kon verorberen. Maar het nieuwe super-enzym werkt nog zes keer sneller. De doorbraak werd bewerkstelligd door het team van prof. John McGeehan van de Universiteit van Portsmouth. Toen ze de enzymen aan elkaar koppelden, kregen ze een dramatische toename van de activiteit.

Het Franse bedrijf Carbios onthulde in april een ander enzym, oorspronkelijk ontdekt in een composthoop met bladeren, dat 90 procent van de plastic flessen binnen 10 uur afbreekt, maar dat vereist een temperatuur van boven 70 graden Celsius. Het nu ontdekte super-enzym werkt bij kamertemperatuur.

PETase en MHETase

In 2018 was vastgesteld dat de structuur van één enzym, PETase genaamd, het harde, kristallijne oppervlak van plastic flessen kan aantasten. Per ongeluk werd ontdekt dat één mutante versie 20 procent sneller werkte. Een nieuwe studie analyseerde een tweede enzym (MHETase) dat ook in de Japanse bacterie werd aangetroffen en dat de snelheid van de afbraak van de chemische groepen die door het eerste enzym worden vrijgemaakt, verdubbelt.

MHETase. Foto: University of Portsmouth

De wetenschappers dachten dat door de twee enzymen met elkaar te verbinden, het de afbraaksnelheid zou kunnen versnellen en hen in staat zou stellen nauwer samen te werken. Ze zagen een verdere verdrievoudiging van de afbraaksnelheid. Het nieuwe onderzoek van wetenschappers van de Universiteit van Portsmouth en vier Amerikaanse instellingen is gepubliceerd in het tijdschrift Proceedings of the National Academy of Sciences.

Door de plastic-etende enzymen te combineren met bestaande enzymen die natuurlijke vezels afbreken, kunnen gemengde materialen volledig worden gerecycled. Gemengde stoffen – van polyester en katoen bijvoorbeeld – zijn erg lastig te recyclen. Tegenwoordig worden miljoenen tonnen van dergelijke kleding op de vuilnisbelt gedumpt of verbrand.

Het team onderzoekt nu hoe de enzymen kunnen worden aangepast om ze nog sneller te laten werken. Door de plastic-etende enzymen te combineren met bestaande enzymen die natuurlijke vezels afbreken, kunnen gemengde materialen volledig worden gerecycled. Gemengde stoffen – van polyester en katoen bijvoorbeeld – zijn erg lastig te recyclen. Tegenwoordig worden miljoenen tonnen van dergelijke kleding op de vuilnisbelt gedumpt of verbrand.

Polyurethaan

Onderzoekers zijn er ook in geslaagd om bacteriën te vinden die andere kunststoffen eten, zoals polyurethaan, dat veel wordt gebruikt maar zelden wordt gerecycled. Eerder dit jaar ontdekten Duitse wetenschappers de bacterie Pseudomonas sp. TDA1. Dat is een extremofiel of een bacterie die gedijt onder extreme omstandigheden, zoals hoge temperaturen of extreme droogte. Pseudomas sp. blijkt in staat om bepaalde bestanddelen van polyurethaan te gebruiken als bron voor koolstof, stikstof en energie.

Polyurethaan is een kunststof die je in allerlei materialen terugvindt, van schoonmaakmiddelen en schuimrubber tot horlogebandjes en meubelen. Het kan hard en stijf of juist zacht zijn, isoleert goed en is licht van gewicht, en kan mede daardoor op veel manieren worden ingezet. Jaarlijks wordt alleen al in Europa zo’n 3,5 miljoen ton polyurethaan geproduceerd. Omdat het moeilijk afbreekbaar is, eindigt het het vaak op afvalbergen, waar het giftige, soms kankerverwekkende stoffen kan afgeven.

Biden vs Trump

Amerikaanse verkiezingen live

Nog >>
  • Wie wint de Amerikaanse verkiezingen?

    Biden vs Trump

Corona Virus Update

  • Wereld
  • Aantal
    besmettingen
    45.011.246
  • Aantal
    doden
    1.180.948
  • België
  • Aantal
    besmettingen
    392.258
  • Aantal
    doden
    11.308