Инженеры и ученые из Техасского университета в Остине создали вариант фермента, который быстро разрушает вредные для окружающей среды пластмассы. Это открытие, опубликованное в журнале Nature, может помочь решить одну из самых важных экологических проблем в мире. Новый фермент поможет увеличить переработку пластика и снизить влияние пластиковых отходов на окружающую среду.

Авторы сосредоточили свой проект на полиэтилентерефталате (ПЭТ) — это важный полимер, который есть в составе большинства упаковок, бутылок, а также присутствует в волокнах и текстиле. На его долю приходится 12% всех отходов в мире.

Новый фермент смог расщепить пластик на более мелкие части (это называется деполимеризация), а затем химически соединил его обратно (реполимеризация). В некоторых случаях пластмассы удалось полностью расщепить до мономеров всего за 24 часа.

Исследователи использовали модель машинного обучения, чтобы создать новые мутации в природном ферменте под названием PETase, который позволяет бактериям разлагать ПЭТ-пластик. Модель предсказывает, какие мутации в ферментах помогут ему быстро расщепить пластик при низких температурах. Созданный по «предсказаниям» нейросети фермент смог очень эффективно разрушать ПЭТ-пластмассы при температурах от 30 до 50 °C и в большом диапазоне рН. Также он почти полностью разлагал 51 вид продуктов из этого же пластика за неделю. В некоторых экспериментах понадобилось всего 24 часа.

Ученые также продемонстрировали процесс переработки ПЭТ с замкнутым циклом, в котором новый фермент использовался для разрушения пластмасс, а затем восстановленные мономеры использовались для химической реконструкции материала.