เอนไซม์ย่อยพลาสติก FAST-PETase สลายพลาสติกได้อย่างรวดเร็วภายใน 24 ชั่วโมง !!
ในปัจจุบันผลิตภัณฑ์ที่ทำจากพลาสติกจำนวนมาก กลายเป็นขยะที่ส่งผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม อีกทั้งยังใช้เวลากว่าหลายร้อยปีกว่าพลาสติกเหล่านี้จะถูกย่อยสลายจนหมด นักวิทยาศาสตร์จึงต้องค้นหาวิธีที่จะช่วยเร่งกระบวนการย่อยสลายพลาสติกให้เกิดได้เร็วขึ้น จนกลายเป็นที่มาของ "เอนไซม์ย่อยสลายพลาสติก"
พลาสติกชนิด PET (Polyethylene terephthalate - พอลิเอธิลีน เทเรฟธาเลต) คือ พลาสติกที่ได้รับความนิยมนำมาใช้ทำบรรจุภัณฑ์สำหรับอาหาร เช่น ขวดน้ำ, กล่องพลาสติก, กล่องบรรจุอาหาร เป็นต้น โดยสามารถสังเกตได้จากสัญลักษณ์หมายเลข 1 บนบรรจุภัณฑ์ ซึ่งเป็นหมายเลขของพลาสติกชนิดนี้
ในธรรมชาติมีแบคทีเรียชนิดหนึ่งสามารถย่อยสลายพลาสติก PET ได้ด้วยเอนไซม์ PETase ทว่า กระบวนการนี้เกิดขึ้นได้ช้า ดังนั้น นักวิทยาศาสตร์จึงนำเอนไซม์ดังกล่าวมาปรับปรุงคุณสมบัติให้สามารถออกฤทธิ์ได้ดีขึ้น เริ่มต้นตั้งแต่การศึกษาในปี ค.ศ. 2016 สามารถทำให้เอนไซม์สามารถย่อยสลายพลาสติกได้ภายในไม่กี่สัปดาห์ ต่อมาในปี 2020 ก็สามารถปรับปรุงคุณสมบัติให้เอนไซม์ย่อยสลายพลาสติกได้ดีขึ้นกว่าเดิมถึง 6 เท่าเลยทีเดียว
อย่างไรก็ตาม จุดด้อยของเอนไซม์ PETase คือ ประสิทธิภาพจะลดลงเมื่ออุณหภูมิต่ำ หรือมีการเปลี่ยนแปลงของความเป็นกรด-เบสในสิ่งแวดล้อม ทีมนักวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัยเท็กซัส จึงได้ทำการปรับปรุงเอนไซม์นี้อีกครั้ง เพื่อให้สามารถออกฤทธิ์ได้ดีขึ้นในอุณหภูมิทั่ว ๆ ไป และที่สำคัญ คือ สามารถกำจัดพลาสติกได้เร็วสุดภายใน 24 ชั่วโมงเท่านั้น !!
นักวิทยาศาสตร์ใช้ AI เข้าช่วยในการศึกษาโครงสร้างทางเคมีของเอนไซม์ PETase พร้อมเปลี่ยนแปลงโครงสร้างบางส่วนจนเกิดเป็นอนุพันธ์ใหม่และถูกเรียกว่า FAST-PETase (Functional, active, stable and tolerant PETase) ซึ่งสามารถทำงานได้ในอุณหภูมิ 30-50 องศาเซลเซียส และยังคงออกฤทธิ์ได้ในสภาวะกรด-เบสที่แตกต่างกันไป
ในการทดสอบประสิทธิภาพของ FAST-PETase นักวิทยาศาสตร์นำบรรจุภัณฑ์ที่ทำจากพลาสติก PET จำนวน 51 รูปแบบที่แตกต่างกันมาย่อยสลายด้วยเอนไซม์นี้ ผลปรากฏว่าเอนไซม์ทำงานได้ดีในอุณหภูมิห้องทั่วไป อีกทั้งบรรจุภัณฑ์บางรูปแบบยังถูกย่อยสลายได้ภายในเวลาไม่เกิน 24 ชั่วโมง ในขณะที่บางรูปแบบจะใช้เวลาประมาณ 1 สัปดาห์ในการย่อยสลาย ซึ่งคาดว่าขึ้นอยู่กับการออกแบบและความหนาของเนื้อพลาสติกด้วย
นับว่าเป็นความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีในการช่วยลดขยะพลาสติกในสิ่งแวดล้อม เนื่องจากเอนไซม์ FAST-PETase นี้สามารถทำงานได้ในอุณหภูมิห้อง จึงสามารถนำมาใช้งานได้สะดวกกว่ารูปแบบดั้งเดิมที่ต้องให้ความร้อนในการย่อยสลายด้วย
คาดว่าในอนาคต FAST-PETase จะสามารถนำไปใช้ในการกำจัดขยะพลาสติกได้เร็ว ๆ นี้ ไม่แน่ว่าอาจมีผลิตภัณฑ์ย่อยสลายพลาสติก PET ออกมาจำหน่ายให้ผู้ใช้ตามครัวเรือนสามารถกำจัดขยะเองที่บ้านก็เป็นได้
ขอขอบคุณข้อมูลจาก New Atlas