Egy mesterséges intelligencia menthet meg minket a műanyagba fulladástól

A műanyagok egyre aggasztóbb mértékű felhalmozódása a Földön egy olyan sarkalatos probléma, ami nagy valószínűséggel nem fog magától megoldódni, legalábbis az emberiség számára releváns időskálán biztosan nem. Ennek oka az, hogy a szélesebb körben használatos műanyagokat úgy tervezték, hogy tartósak és időtállóak legyenek, a jelenlegi újrahasznosítási módszerek azonban alig tudnak valamit kezdeni az évente keletkező műanyaghulladékkal.

Az austini egyetem kutatói viszont egy mesterséges intelligencia segítségével egy olyan enzimet fedezhettek fel, amely egy csapásra megoldhatná ezt az égető problémát. Ezek az enzimek ugyanis néhány nap leforgása alatt képesek lebontani a műanyagokat, melyeknek egyébként akár több száz év is kellene, hogy lebomoljanak.

A Nature tudományos szakfolyóiratban ismertetett tanulmány szerint gépi tanulással olyan gyorsan ható fehérjéket hoztak létre, ami képes lebontani a ruházati szálakban és a műanyagokban használatos polietilén-tereftalát (PET) építőelemeit.

A kutatók az enzimet FAST-PETáznak (funkcionális, aktív, stabil és toleráns PETáz) nevezték el. A FAST-PETázra egyébként úgy bukkantak rá, hogy a gépi tanulásos algoritmust 19.000 fehérjeszerkezettel tápláltak, majd megtanították arra, hogy megjósolja a helyi környezetükhöz nem optimalizált aminosavak pozícióját a szerkezetben.

A kutatók szerint a FAST-PETáz jelentősen elegánsabb és effektívebb megoldás, mint a műanyag beolvasztása és kevésbé újrahasznosítható formákká alakítása. Ehelyett megemészti a polimert, és egy depolimerizációnak nevezett folyamat révén molekulákra bontja. Az így keletkező monomerek új vagy „szűz” műanyaggá építhetők újra össze anélkül, hogy további kőolaj-forrásokat kellene felhasználni.

A kísérletek során a kutatók mindössze néhány nap alatt képesek voltak teljesen lebontani a PET-csomagolásokat.

A tudósok 2005 óta dolgoznak műanyagfaló enzimekkel, de a természetben előforduló fehérjéknek komoly hiányosságaik vannak. Szűk hőmérsékleti és pH-tartományban jól működhetnek, de ez sokkal nehezebbé teszi a felhasználásukat az újrahasznosító létesítményekben.

A következő lépcsőfok tehát, hogy rájöjjenek arra, hogyan lehet a FAST-PETázt ipari méretekben előállítani és hasznosítani. Annak ellenére, hogy fontos a környezetbe kerülő műanyag mennyiségének csökkentése, az új technológiák csak akkor fognak elterjedni, ha az anyagok olcsók és könnyen szállíthatóak.

via – VICE