Situace okolo produkce plastových výrobků začíná být neúnosná – lidstvo jich ročně produkuje množství, vážící kolem 300 milionů tun a kromě částečné recyklace není schopno jej účinně likvidovat. Recept na útěk ze začarovaného kruhu však přináší molekulární biolog Christopher Johnson z Národní laboratoře pro Obnovitelné Zdroje Energie v americkém Coloradu (National Renewable Energy Laboratory).

Letošní rok vytvořil se svými kolegy enzym, který dokáže účinně žvýkat plasty, které tvoří strukturu například PET láhví, nebo obalů některých mycích prostředků. Johnsonův tým hledí na současnou situaci optimisticky a otevřeně hovoří o budoucnosti, ve které budou mikroorganismy rozkládat doposud nerozložitelné polymery za vzniku snáze odbouratelných produktů.

Recyklace versus štěpení

Možná si říkáte, k čemu nám tedy doposud byla platná stará dobrá recyklace? Důležité je si uvědomit, že tato globálně rozšířená metoda nedovede polymery štěpit, ale podobně jako když skartovačka drtí papír na malé proužky pouze rozmělnit na menší části. Tyto kusy jsou následně rekonstruovány do podoby plastu nižší kvality. Jiného výsledku dosáhneme, použijeme-li enzym, schopný rozkládat plast na molekulární úrovni, díky kterému dojde k rozpadu na uhlíkaté molekuly, které už příroda snadno rozloží. Jde tedy o výrazně efektivnější recyklaci, jelikož vzniklé molekuly můžeme využít na produkci výrazně bohatšího spektra materiálů.

Tým Christophera Johnsona funguje doslova jako jeden organismus – zatímco jedna část syntetizuje plastové polymery, druhá geneticky modifikuje bakterie, aby byly schopné tento enzym produkovat. Pokud jste doteď byli vášnivými odpůrci GMO, jsem rád, že jsem vám mohl ukázat jejich poněkud odvrácenou světlou stránku. Vraťme se však na začátek...

To už tu jednou bylo

Nutno dodat, že nejde o první případ organismů podobného typu. Lidstvo se s plast rozkládajícími bakteriemi poprvé seznámilo již v březnu roku 2016, kdy v časopisu Science vyšel článek publikovaný japonskými vědci, kteří objevili podivné druhy půdních bakterií, žijící v dosahu recyklačního závodu města Sakai. Tým vedený biochemikem Kenji Miyamotoem z Univerzity Keio zjistil, že tito mikrobi produkují enzym nazvaný „PETáza“, který velmi odolný polyethylentereftalát, známý jako „PET“, dovedl rozštěpit na jednoduché, snadno rozložitelné uhlíkaté zbytky. Organismus byl pojmenován Ideonella sakaiensis, tedy podle města, v jehož půdě byl objeven.

Zdroj: Brian Klutch

Proč tedy už v roce 2016 nebyla Ideonella masově nasazena na likvidaci odpadních plastů? Tuto snahu bohužel zkomplikoval častý mikrobiologický fenomén, známý jako VBNC (Viable But Not Culturable), tedy stav bakterie, který umožňuje, aby bakterie žila, zamezuje ovšem jejímu laboratornímu pěstování. Bakterie také nemohla být průmyslově využívána z důvodu nízké efektivity štěpení.

A to je chvíle, do které vstupuje Johnsonův výzkum. Na počátku jeho tým uměle syntetizoval gen enzymu PETázy, kterým následně geneticky upravil bakterii E. coli, známý modelový organismus, který se v laboratoři snadno pěstuje a je využíván pro syntézu některých hormonů, například insulinu. Díky modifikaci E. coli tak došlo k produkci tohoto enzymu ve výrazně vyšší míře.

Jak už bylo zmíněno, biologický rozklad plastů nemusí stát jen za likvidací odpadu, ale také produkovat látky, které se mohou stát stavebními kameny některých hodnotných materiálů, jako například kevlar a jiné. Pokud výzkum Christophera Johnsona uspěje, budeme v budoucnu moci žít po boku plastů a nikoli na jejich hromadě.

Zdroj: Popular Science