플라스틱 분해 박테리아는 플라스틱 오염을 둘러싼 위기가 커지는 것에 대한 미래의 솔루션입니다. 고 분자량 중합체는 매우 견고하고 분해하기 어렵지만 올바른 기술이 적용되는 경우 불가능하지는 않습니다.
그들이 땅에 닿을 때 산산이 부서지지 않는 튼튼한 케첩 병에 대해 감사 할 수도 있지만, 같은 병이 400 년 이상 떨어질 수 있다는 것을 배우는 것은 행복하지 않을 것입니다.
.우리는 플라스틱을 너무 자주 사용하여 삶이없는 삶을 상상하는 것이 거의 불가능합니다. 우리가 유리 병에 우유를 얻을 수있는 시절은 지났습니다. 오늘날 모든 것이 어떤 형태의 플라스틱으로 나오는 것 같습니다.
그리고 왜 그렇게되지 않습니까? 플라스틱은 오랫동안 편리하고 튼튼하며 유연하며 마모 및 눈물에 저항했으며 종종 유리에 대한 가장 저렴한 대안입니다.
글쎄, 그것은 더 이상 현대적인 관점이 아닙니다. 당신은 우리의 기후와 지속 가능성 위기의 다른 측면을 나타내는 쉽게 분해되지 않기 때문에, 재활용 할 수없는 플라스틱의 사용을 집합 적으로 억제해야 할 필요성을 알고있을 것입니다.
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끝없는 플라스틱 축적. (사진 크레딧 :Karepastock/Shutterstock)
플라스틱 유형
플라스틱은 PET (폴리에틸렌 테레 프탈레이트) 및 폴리에틸렌을 포함한 여러 유형으로 제공됩니다. 이것들은 가정 용품에서 가장 일반적으로 발견되는 플라스틱이며 또한 가장 어려운 것입니다.
다행히도 자연의 구식 학교와 가장 신뢰할 수있는 유기체의 희망이있을 수 있습니다.
박테리아가 문제를 해결하는 데 어떻게 도움이되는지 이해하기 전에 플라스틱을 파괴 할 수없는 것으로 시작합시다.
플라스틱을 저하시키는 것이 가능합니까?
이 질문은 전 세계의 과학자와 환경 주의자들이 오랫동안 오랫동안 귀신을 가지고 있습니다. 불멸에 가까워지는 타고난 성격과 함께 플라스틱의 생산과 수요가 증가함에 따라 전문가와 과학자들은 심각한 비판을 받았습니다. 오늘날 많은 플라스틱 분해 방법이 구현되고 있지만 플라스틱의 완전한 제거는 먼 가능성으로 남아 있습니다.
가장 일반적인 형태의 플라스틱 분해는 바람이나 파도로 인한 기계적 파괴와 함께 UV (자외선) 빛에 노출됩니다. 이 과정은 결국 더 큰 플라스틱 재료를 작은 조각으로 나누며, 이는 나노 및 미세 플라스틱이라고합니다. 미세 플라스틱의 크기는 5mm 미만인 반면, 나노 형성 조각은 0.1 마이크로 미터보다 적습니다.
끝없는 플라스틱 강. (사진 크레딧 :Antonio V. Oquias/Shutterstock)
기계적 방법을 사용하여 플라스틱은 어느 정도 저하 될 수 있지만 마이크로 및 나노 플라스틱과 같은 최종 생산물은 해양 및 지상 생태계로 향하는 길을 찾습니다.
이 작은 조각들은 음식으로 오인되며 해양 및 지상 동물에 의해 소비되며 궁극적으로 먹이 사슬에 들어갑니다. 물고기에 대한 연구 acanthochromis polyacanthus 300 마이크로 미터보다 큰 치수의 미세 플라스틱이 물고기의 장방부에 존재한다는 것을 밝혀냈다.
물고기뿐만 아니라 양이나 염소와 같은 지상 동물은 실수로 미세 또는 나노 플라스틱을 소비 할 수 있습니다. 동물이 플라스틱을 완전히 소화 할 수 없으므로 소화 시스템에 축적됩니다. 이 플라스틱은 그러한 동물의 소화 시스템이 소비 될 때 결국 인체로 들어갑니다. 플라스틱에는 발암 물질, 납, 카드뮴 및 수은을 포함한 몇 가지 독성 성분이 포함되어 있으며 섭취하면 엄청난 손상을 일으킬 수 있습니다.
플라스틱을 분해하는 현재 기계적 방법은 플라스틱을 완전히 저하시킬 수 없기 때문에 불충분합니다. 여기에 존재하는 다양한 효소로 인해 미생물이 작동하는 곳입니다.
플라스틱은 1960 년에 도입 된 이후 제조 및 사용에서 경이로운 성장을 보였습니다. Nature는 플라스틱 사용의 급속한 증가에 대처할 수 없습니다. 결과적으로, 대부분의 자연 박테리아는 플라스틱을 완전히 분해 할 수있는 효소로 완전히 진화하지 않았습니다.
플라스틱 분해 박테리아
옛날의 말이 갈 때, 의지가있는 곳에는 방법이 있습니다 . 2016 년, 교토 기술 연구소 (Kyoto Institute of Technology)의 연구팀은 처음으로 박테리아 (복수 :박테리아)를 확인했습니다. ideonella sakaiensis. 박테리아는 일본의 PET 병 재활용 시설 중 하나에서 발견되었으며 인류가 필요로하는 플라스틱 분해 품질을 제공 할 수 있습니다!
플라스틱 섭취 박테리아 (사진 크레디트 :Varlamova Lydmila/Shutterstock)
이것은 한 번 눈에 띄지 않는 업적을 달성 할 수있는 유일한 박테리아는 아닙니다. 중합체 플라스틱을 올리고머 (8 개의 단량체 단위) 및 단량체로 줄일 수있는 몇 가지가 있습니다.
phylum actinobacteria에 속하는 박테리아 및 Genera thermobifidia , Thermomonospora 및 S accharomonospora 플라스틱 분해 효소로 유망한 결과를 제공했습니다. 플라스틱을 분해 할 수있는 더 많은 박테리아가 있지만, 존재하는 효소는 산업용으로 느립니다. 박테리아가 대규모로 사용하기 전에 여전히 수행해야 할 많은 연구가 있습니다.
미생물은 어떻게 플라스틱을 저하 시키는가?
ideonella sakaiensis 박테리아가 플라스틱을 줄일 수있는 방법을 보여주는 가장 우수한 모델입니다.
폴리에틸렌 테레 프탈레이트 (PET)와 폴리스티렌은 가장 일반적으로 사용되는 가정용 플라스틱입니다. I. Sakaiensis PET 표면과 밀접하게 접촉하면 박테리아는 분비 된 가수 분해 효소 효소 또는 Petase를 사용하여 PET를 분해합니다.
플라스틱 저하 박테리아의 다이어그램 표현. (사진 크레딧 :Varlamova Lydmila/Shutterstock)
효소는 화학 반응 속도를 높일 수있는 생물학적 촉매입니다. 가수 분자 반응은 물 분자를 사용하여 화학 결합을 분해하는 반응입니다.
요컨대, 페타 제 반응은 물 분자의 도움으로 탄소 결합의 파손을 포함하는 효소 반응이다. PET는 박테리아의 주요 탄소 및 에너지 원입니다.
Petase는 PET를 모노 (2- 하이드 록시 에틸) 테레 프탈산 (MHET) 및 에틸렌 글리콜로 분해합니다. 이 최종 제품은 모두 비교적 양성이며 더 간단한 방법으로 저하하기 쉽습니다. MHET는 세포의 외막에 의해 2 개의 단량체 화합물로 분해되는 반면, 에틸렌 글리콜은 i에 의해 쉽게 흡수되어 사용됩니다. Sakaiensis 그리고 다른 주변 박테리아.
박테리아의 4 개의 효소 열 피피 시아 강력한 애완 동물 분해 자로 확인되었습니다. 효소가 중간 MHET 생성물에 의해 부분적으로 억제되므로 특정 한계가 있습니다. 이 장애물을 극복하기위한 노력이 이루어지고 있습니다.
폴리에틸렌 (PE) 또는 폴리 테렌은 분해를위한 미생물의 표적 인 에틸렌 단량체의 장쇄 중합체이다. 몇몇 박테리아는 pseudomonas, Staphlyococcus, Streptomyces 등을 포함하여 PE를 분해 할 수 있습니다. 일부 곰팡이 종은 또한 spergillus 과 같은 PE를 분해하는 것으로 가정합니다. , cladosporium , 페니 실륨 그리고 여러 다른 사람들.
PE 플라스틱을 저하시키기위한 위에서 언급 한 박테리아와 곰팡이의 사용은 여전히 연구 단계에 있으며 미래의 효능과 잠재력에 대한 구체적인 증거를 기다리고 있습니다.
결론
플라스틱 분해 박테리아에 대한 아이디어는 잠재적으로 어둡고 플라스틱으로 가득 찬 미래에서 희망의 광선이지만 여전히 고려해야 할 것이 많습니다. 문제는 플라스틱의 고 분자량 구조에 있습니다. 초기 고장은 교차 해야하는 장애물입니다. 플라스틱을 빠르게 분해 할 수있는 많은 효소가있을 수 있지만,이를 개발하고 식별하는 기술은 여전히 초기 단계에 있습니다. 그러한 유망한 출처 중 하나는 메타 게놈 데이터 세트를 사용하는 것입니다.
Metagenomics는 소스에서 직접 회수되는 유전 물질에 대한 연구입니다. 수행 된 대부분의 과학 연구는 순수한 미생물 배양을 연구하는 것입니다. 때때로, 이것은 자연 서식지에서 이러한 분리 된 미생물이 다른 미생물과 어떻게 반응하는지에 대한 이해를 줄입니다.
Metagenomics는 이러한 격차를 메우고“가정 잔디”에서 미생물을 연구 할 수있는 수단을 제공합니다. 이 방법은 ideonella sakaiensis와 비슷한 주변 환경에 사는 새로운 유형의 미생물을 드러낼 수있는 잠재력을 가질 수 있습니다.
이것은 우리의 플라스틱 문제에 대한 쉽고 명백한 해결책처럼 들릴지 모르지만 여전히 많은 연구가 있어야합니다. 개인으로서 우리가 할 수있는 유일한 일은 플라스틱 사용을 줄이기 위해 의식적인 노력을 기울이는 것입니다. 이 작은 단계는 중요하지 않은 것처럼 보이지만 지구상의 모든 미래 세대에게 큰 이점이 될 수 있습니다!
