นักวิทยาศาสตร์และวิศวกรเคมีจับมือกันวิจัย ค้นพบเอมไซม์ PET hydrolases สามารถย่อยพลาสติกประเภท PET ซึ่งเป็นองค์ประกอบหลักของการทำพลาสติกสำหรับผลิตบรรจุภัณฑ์ เส้นใยและสิ่งทอ คิดเป็น 12% ของขยะทั่วโลก
ขยะพลาสติกนั้นก่อให้เกิดความเสียหายมากมายต่อระบบนิเวศ และยังใช้เวลาในการย่อยสลายนานมาก แต่ที่ผ่านมา นักวิทยาศาสตร์ใช้เอนไซม์ PET hydrolases มาเร่งการย่อยสลายของพลาสติกได้ ซึ่งเป็นประโยชน์มากกับการจัดการขยะ เพราะมันสามารถย่อยสลายพลาสติกให้กลายเป็นเป็นหน่วยเล็กๆ(ระดับโมโนเมอร์)ได้ภายในเวลาเพียง 24 ชั่วโมง
นอกจากนี้ เอนไซม์ดังกล่าวยังเป็นประโยชน์อย่างยิ่งต่อการรีไซเคิลพลาสติกประเภท PET ซึ่งเป็นองค์ประกอบหลักของการทำพลาสติกสำหรับผลิตบรรจุภัณฑ์ เส้นใยและสิ่งทอ คิดเป็น 12% ของขยะทั่วโลก
แต่เอมไซม์ PET hydrolases ยังมีข้อจำกัดการใช้งานอยู่ เนื่องจากมันไม่ทนต่อการเปลี่ยนแปลงค่า pH (ความเป็นกรดด่าง)และช่วงอุณหภูมิ ทำให้เมื่อค่า pH และอุณหภูมิเปลี่ยนแปลงไป ปฏิกิริยาการย่อยสลายจะเกิดช้า และอีกข้อจำกัดคือไม่สามารถใช้เอมไซม์กับพลาสติกที่ยังไม่ผ่านการทำความสะอาดได้
นักวิจัยพยายามทลายข้อจำกัดนี้ ด้วยการใช้หลักการทำงานของ Machine learning มาช่วยสร้างเอมไซม์ตัวใหม่ที่ใช้งานในช่วง pH และอุณหภูมิที่กว้างได้อย่างมีประสิทธิภาพ โดยเอมไซม์ตัวใหม่ที่ถูกคิดค้นขึ้น คือ FAST-PETase และจากการทดลองพบว่าเอมไซม์นี้สามารถย่อยสลายภาชนะพลาสติกที่เคยเป็นปัญหาได้เป็นอย่างดี
ศาสตราจารย์ Hal Alper นักวิจัยจาก McKetta Department of Chemical Engineering แห่ง University of Texas at Austin กล่าวว่า “ความเป็นไปได้ไม่มีที่สิ้นสุดในอุตสาหกรรมต่าง ๆ เพื่อใช้ประโยชน์จากกระบวนการรีไซเคิลระดับแนวหน้านี้”
“นอกเหนือจากอุตสาหกรรมการจัดการขยะที่ชัดเจนแล้ว สิ่งนี้ยังเปิดโอกาสให้องค์กรจากทุกภาคส่วนเป็นผู้นำในการรีไซเคิลผลิตภัณฑ์ของตน”
“ด้วยแนวทางของเอนไซม์ที่ยั่งยืนมากขึ้นเหล่านี้ เราสามารถเริ่มมองเห็นเศรษฐกิจพลาสติกหมุนเวียนได้อย่างแท้จริง”
ศาสตราจารย์อัลเปอร์และคณะได้ให้ความสำคัญกับ PET ซึ่งเป็นโพลีเมอร์ที่สำคัญที่พบในบรรจุภัณฑ์สำหรับผู้บริโภคส่วนใหญ่ รวมถึงบรรจุภัณฑ์คุกกี้ ขวดโซดา บรรจุภัณฑ์ผลไม้และสลัด เส้นใยและสิ่งทอบางชนิด คิดเป็น 12% ของขยะทั่วโลก
เอ็นไซม์สามารถทำให้กระบวนการหมุนเวียนพลาสติกแตกเป็นชิ้นเล็กชิ้นน้อยได้ (ดีพอลิเมอไรเซชัน) แล้วประกอบกลับทางเคมี (รีพอลิเมอไรเซชัน)ได้เช่นกัน
ในบางกรณี พลาสติกเหล่านี้สามารถย่อยสลายเป็นโมโนเมอร์ได้ภายในเวลาเพียง 24 ชั่วโมง
นักวิจัยใช้แบบจำลองการเรียนรู้ของเครื่องเพื่อสร้างการกลายพันธุ์แบบใหม่ของ PETase ซึ่งช่วยให้แบคทีเรียสามารถย่อยสลายพลาสติก PET ได้
แบบจำลองคาดการณ์ว่าการกลายพันธุ์ใด ๆ ในเอนไซม์เหล่านี้จะบรรลุเป้าหมายในการทำให้พลาสติกเสียหลังการบริโภคเกิดการแยกตัวออกจากกันอย่างรวดเร็วที่อุณหภูมิต่ำ
ด้วยกระบวนการนี้ ซึ่งรวมถึงการศึกษาภาชนะพลาสติกหลังการบริโภค 51 แบบ เส้นใยและผ้าโพลีเอสเตอร์ 5 แบบ และขวดน้ำทั้งหมดทำจาก PET ผู้เขียนได้พิสูจน์ประสิทธิภาพของเอนไซม์ที่เรียกว่า FAST-PETase
ศาสตราจารย์แอนดรูว์ เอลลิงตัน นักวิจัยจาก Department of Molecular Biosciences at University of Texas at Austin กล่าวว่า “งานนี้แสดงให้เห็นถึงพลังของการผสมผสานสาขาวิชาต่างๆ เข้าด้วยกัน ตั้งแต่ชีววิทยาสังเคราะห์ วิศวกรรมเคมี ไปจนถึงปัญญาประดิษฐ์
