عرض فيلم من الخيال العلمي على التلفزيون مؤخراً. يعالج الفيلم قضية استهلاك البشر الكبير لموارد الطبيعة والمنتجات الغذائية وكذلك مخلفات البشر الكبيرة من النفايات، وذلك عبر تقليص حجم البشر. ولأن العلوم تتقدم بشكل يفوق الخيال، لفتني عنوان عن تقليص النفايات البلاستيكية.. فهل يكون الأمر مقدمة لما جاء في الفيلم.
على مدار السنوات الخمس الماضية أو نحو ذلك، رأينا بعض الاختراقات المهمة التي توضح كيف يمكن استخدام الإنزيمات لتحطيم المواد البلاستيكية الشائعة، مثل البولي إيثيلين تيرفثالات المستخدم في كل شيء من زجاجات الشراب إلى علب الشامبو. سعياً وراء اقتصاد دائري للنفايات البلاستيكية، فقد اكتشف العلماء الآن إنزيماً جديداً يكسر بشكل أكبر إحدى اللبنات البلاستيكية الأساسية التي خلفتها هذه العملية، تاركاً جزيئات بسيطة يمكن إعادة استخدامها في منتجات جديدة.
في عام 2016، اكتشف العلماء في اليابان بكتيريا ذات شهية للبولي إيثيلين تيرفثالات في مادة البلاستيك، وذلك باستخدام الإنزيمات لتفكيكها في غضون أسابيع. ثم نجح الباحثون في جامعة بورتسموث في هندسة نسخة أفضل أداء من هذا الإنزيم، يُدعى بيتيز PETase، وفي عام 2020 قاموا بدمجه مع آخر يسمى مهيتيز MHETase لتشكيل إنزيم فائق يهضم البولي إيثيلين تيرفثالات في البلاستيك بسرعة تزيد ستة أضعاف عن الإنزيم الأول.
ما تبقى من خلال هذه العملية هو اللبنات الكيميائية لبناء البولي إيثيلين تيرفثالات، إيثلين جلايكول (تركيبات الصهر الكهربائي EF) وحمض التريفثاليك أسيد TPA، وكل منها أكثر إشكالية من الآخر.
توضح جين دوبوا المشرفة على الدراسة: "في حين أن إثلين غليكول EG مادة كيميائية لها العديد من الاستخدامات - فهي جزء من مانع التجمد الذي تضعه في سيارتك، على سبيل المثال - لا يحتوي TPA حمض التريفثاليك أسيد على العديد من الاستخدامات خارج PET، كما أنه ليس شيئاً تستطيع معظم البكتيريا هضمه".. "ومع ذلك، كشف فريق بورتسموث أن إنزيماً من البكتيريا المستهلكة للبولي إيثيلين تيرفثالات PET يتعرف على TPA مثل اليد في القفاز. ثم أثبتت مجموعتنا أن هذا الإنزيم، المسمى TPADO، يكسر TPA وإلى حد كبير TPA فقط، بكفاءة مذهلة".
وقد تم اكتشاف إنزيم يسمى TPADO حديثاً. يمكن لهذا الإنزيم تحطيم إحدى اللبنات الأساسية للبلاستيك PET
جاءت الاكتشافات السابقة للفريق من خلال دراسة هذه الإنزيمات في منشأة دياموند لايت سورس في المملكة المتحدة، والتي تفجرها بأشعة سينية قوية. والنتيجة هي أنموذج فائق الدقة للإنزيم يكشف عن الذرات الفردية بداخله، ويوضح كيفية قيام الإنزيم المكتشف TPADO بواجبات استهلاك البولي إيثيلين تيرفثالات TPA. كما في عملهم السابق، تقدم هذه التفاصيل المذهلة مخططاً للعلماء لهندسة نسخ أكثر كفاءة للإنزيم.
قال البروفيسور جون ماكجيهان: "لقد شهدت السنوات القليلة الماضية تطورات لا تصدق في هندسة الإنزيمات لتحطيم بلاستيك البولي إيثيلين تريفثاليت إلى كتل هيكلية". ويذهب هذا العمل إلى مرحلة أبعد من ذلك وينظر في أول إنزيم في سلسلة يمكن أن تفكك وحدات البناء تلك إلى جزيئات أبسط. يمكن بعد ذلك أن تستخدمها البكتيريا لتوليد مواد كيميائية ومستدامة. هذا الأمر سيعطي المنتجات من النفايات البلاستيكية قيمة".
----