PET, czyli poli(tetraftalan etylenu), to popularne tworzywo sztuczne, z którego robi się na przykład plastikowe butelki do napojów. Rocznie produkuje się go 56 milionów ton, z czego znakomita większość – ponad 50 mln ton – jest wyrzucana.

Teoretycznie PET może stanowić surowiec wtórny, część z niego przetwarzana jest na dywany czy tkaniny polarowe. Jednak większość plastikowych odpadów kończy na wysypiskach lub w oceanach, znacznie rzadziej w spalarniach.

Bakterie przerabiają plastik na cenną wanilinę

Badacze z Edynburga stworzyli w laboratorium odmianę pałeczki Escherichia coli, która z produktu przetwarzania PET, kwasu teraftalowego, wytwarza wanilinę. Ta substancja odpowiada za przyjemny zapach naturalnej wanilii.

Udało się im również nakłonić bakterie do wytwarzania waniliny z częściowo rozłożonych odpadów tego tworzywa. Wanilina jest powszechnie używana w przemyśle spożywczym i kosmetycznym – zapotrzebowanie na nią wynosi kilkadziesiąt tysięcy ton rocznie.

Nie jest to pierwszy raz, gdy mikroby nakłoniono do rozkładania tworzyw sztucznych. Zwykle jednak związki, na które bakterie rozkładają plastik, mają niewielkie znaczenie ekonomiczne i mogą być wykorzystane jako dodatek do paliwa (lub po prostu ulec biodegradacji).

Jednak to pierwszy przykład wykorzystania mikroorganizmów do produkcji cennego związku chemicznego, jak podkreśla Joanna Sadler, główna autorka pracy opublikowanej w czasopiśmie „Green Chemistry”. I dodaje, że ma to „ekscytujące konsekwencje” dla tak zwanej ekonomii cyklu zamkniętego, gdzie wszystkie odpady są powtórnie wykorzystywane, na ile tylko jest to możliwe.

Przyszłość należy do zielonej biochemii

Dr Ellis Crawford, redaktor periodyku mówi zaś, że to bardzo interesujący przykład zastosowania mikrobiologii na poziomie molekularnym. „Wykorzystanie mikroorganizmów do przetwarzania szkodliwych dla środowiska odpadów plastikowych w istotne dla przemysłu związki chemiczne jest pięknym przykładem przyjaznej dla środowiska chemii”.

Warto przypomnieć, że w 2018 roku połowa nagrody Nobla w dziedzinie chemii przypadła prof.  Frances H. Arnold z California Institute of Technology, właśnie za pracę nad wykorzystaniem mikroorganizmów za pomocą „kierowanej ewolucji”. Metoda polega na poddawaniu genu kodującego białko kolejnym rundom mutacji, selekcji, powielania i powtarzaniu tego cyklu, aż do uzyskania genu kodującego białko o pożądanych właściwościach.

W wielu przypadkach mikroby pozwalają wyeliminować enzymy zawierające metale ciężkie i zaoszczędzić wiele ton odczynników oraz zmniejszyć ilość odpadów. Prof. Arnold jest gorącą zwolenniczką takiej „zielonej biochemii”.

Sama założyła spółkę, która wykorzystuje opracowaną przez nią technologię do produkcji… ekologicznego paliwa rakietowego. „Ewolucja jest według mnie najlepszym projektantem” – mówiła po otrzymaniu Nagrody Nobla.

Źródła: Green Chemistry, University of Edinburgh.