en 
ให้คำปรึกษาด้านผลิตภัณฑ์
ที่อยู่อีเมลของคุณจะไม่ถูกเผยแพร่ ช่องที่ต้องการถูกทำเครื่องหมาย -
นักวิจัยอาวุโสที่ห้องปฏิบัติการพลังงานทดแทนแห่งชาติ (NREL) ในสหรัฐอเมริกา ความจริงก็คือผลิตภัณฑ์ PET ส่วนใหญ่ โดยเฉพาะเสื้อผ้าและพรม PET ไม่ได้ถูกรีไซเคิลโดยใช้เทคนิคการรีไซเคิลแบบดั้งเดิมในปัจจุบัน ชุมชนการวิจัยกำลังพัฒนาทางเลือกที่มีแนวโน้มดี ซึ่งรวมถึงเอนไซม์ที่มุ่งเป้าไปที่การลดการเกิดโพลิเมอไรเซชันของ PET แต่ตัวเลือกเหล่านี้ก็ยังต้องอาศัยการใช้พลังงานสูงและขั้นตอนการบำบัดล่วงหน้าที่มีต้นทุนสูงเพื่อให้มีประสิทธิภาพ
นักวิจัย Jaffes Gardo (ซ้าย), Erica Erickson (ขวา) และเพื่อนร่วมงานได้ค้นพบและจำแนกเอนไซม์ที่ย่อยสลาย PET แบบผลึก ซึ่งเป็นพลาสติกที่ใช้ในขวดเครื่องดื่มแบบใช้แล้วทิ้ง พรม เสื้อผ้า และบรรจุภัณฑ์อาหาร
ดังนั้น PET ส่วนใหญ่ที่ผลิตในปัจจุบันจึงถูกส่งไปยังสถานที่ฝังกลบหรือสิ่งแวดล้อมในที่สุด แม้แต่ผลิตภัณฑ์ PET ที่เข้าสู่สถานีรีไซเคิลจริงๆ ก็ตาม
อย่างไรก็ตาม เบ็คแฮมกล่าวว่าสิ่งต่างๆ กำลังเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็ว และวิธีการขั้นสูงในการเรียนรู้ของเครื่องและชีววิทยาสังเคราะห์ทำให้นักวิทยาศาสตร์มีความเข้าใจอย่างที่ไม่เคยมีมาก่อนเกี่ยวกับชีววิทยาพื้นฐานของเอนไซม์ย่อยสลาย PET เมื่อเร็วๆ นี้ เบ็คแฮมและเพื่อนร่วมงานของเขาที่มหาวิทยาลัยพอร์ตสมัธและมหาวิทยาลัยแห่งรัฐมอนแทนาใช้วิธีการเหล่านี้เพื่อค้นหาสายพันธุ์ของเอนไซม์ใหม่ๆ ซึ่งคาดว่าจะแยกโครงสร้าง PET ที่ท้าทายที่สุดโดยไม่ต้องมีการบำบัดล่วงหน้าเพิ่มเติม
นี่ไม่เพียงหมายความว่าเราเป็นผู้นำในการรีไซเคิลเอนไซม์สำหรับ PET ทุกรูปแบบ รวมถึงพรมและเสื้อผ้า แต่ยังหมายความว่าการรีไซเคิล PET อาจมีราคาถูกกว่าการผลิต PET ตั้งแต่เริ่มต้นโดยใช้น้ำมันในเร็วๆ นี้
— 1 —
เอนไซม์ที่ซ่อนอยู่ในดิน
แนวคิดการนำเอนไซม์กลับมาใช้ใหม่ใน PET เป็นที่รู้จักมาตั้งแต่ปี 2005 แต่หลังจากที่นักวิทยาศาสตร์ชาวญี่ปุ่นค้นพบอย่างน่าอัศจรรย์ ก็ได้เปิดตัวบนเวทีโลกในปี 2016 มันถูกฝังอยู่ในดินนอกโรงงานรีไซเคิลในญี่ปุ่น ซึ่งเป็นเอนไซม์ที่พวกเขาเรียกว่า Ideonella sakaiensis อย่างเงียบๆ หลั่งออกมาทำลายขวดเครื่องดื่มพลาสติกเก่าที่กระจัดกระจาย
ธรรมชาติเป็นทางออกที่ดีในการทำลายพันธะเคมีของ PET ด้วยเหตุผลบางประการ ธรรมชาติกำลังสาธิตวิธีลดขวด PET ให้เป็นส่วนประกอบพื้นฐาน ได้แก่ กรดเทเรฟทาลิกและเอทิลีนไกลคอล
มีการศึกษาหลายชุดตามมา นักวิทยาศาสตร์กำลังพยายามที่จะปรับปรุงเอนไซม์ที่ใช้ในเทคโนโลยีอุตสาหกรรมเพื่อแปรรูป PET ที่ผลิตได้หลายล้านตันต่อปี พวกเขาสันนิษฐานว่าหากได้รับการปรับปรุง แพลตฟอร์มการรีไซเคิลเอนไซม์จะสามารถเปลี่ยนระบบรีไซเคิลที่มีประสิทธิภาพต่ำในปัจจุบันได้อย่างสมบูรณ์ ลดการปล่อยพลังงานและก๊าซเรือนกระจก และส่งเสริมเศรษฐกิจแบบวงกลมสำหรับผลิตภัณฑ์ PET ทั้งหมด แม้แต่พรมและผ้าที่ไม่สามารถรีไซเคิลได้โดยใช้เทคโนโลยีแบบดั้งเดิม
ในขณะที่นักวิจัยตระหนักถึงศักยภาพของการใช้เอนไซม์ในการสลายพลาสติก บทความใหม่ๆ จากทั่วโลกก็ได้จุดประกายวรรณกรรมทางวิทยาศาสตร์” จอห์น แมคกีฮาน นักวิทยาศาสตร์จากทีมมหาวิทยาลัยพอร์ทสมัธ (UoP) ในสหราชอาณาจักร กล่าว ผู้เชี่ยวชาญจากสาขาต่างๆ เช่น เนื่องจากเภสัชภัณฑ์และเชื้อเพลิงชีวภาพสามารถนำประสบการณ์การวิจัยหลายทศวรรษมาใช้เพื่อดัดแปลงเอนไซม์ได้
แพลตฟอร์มการกู้คืนเอนไซม์ของบริษัท NREL/UoP ย่อยสลายวัตถุดิบพลาสติก PET (ซ้าย) ให้เป็นหน่วยโครงสร้างทางเคมีของบริษัทได้อย่างมีประสิทธิภาพ ตัวอย่าง PET ทางด้านขวามีมวลลดลง 97.7% หลังจากถูกไฮโดรไลซ์ด้วยเอนไซม์จากบริษัท NREL/UoP
การเรนเดอร์ 3 มิติของ DeepMind เผยให้เห็นคุณสมบัติทางโครงสร้างที่ไม่คาดคิด เช่น เอนไซม์ 611 ในรูป การวิเคราะห์ลักษณะโครงสร้างของโปรตีน เช่น เอนไซม์ 611 อย่างรอบคอบ อาจช่วยให้ทีมปรับปรุงประสิทธิภาพได้
แบบจำลองการคำนวณทั้งสองนี้ช่วยให้ Gado และเพื่อนร่วมงานของเขาสามารถฉายภาพไปยังดินแดนที่ไม่เคยมีมาก่อนได้ ภายในเวลาไม่ถึงหนึ่งชั่วโมง พวกเขาคัดกรองโปรตีนมากกว่า 2 ล้านตัว ทำให้เกิดรายชื่อสั้นๆ ของผู้สมัครที่มีศักยภาพ การทดสอบเพิ่มเติมยืนยันว่ามี 5 ตัวที่สามารถแยกโครงสร้าง PET ได้ 36 ตัวที่ไม่เคยมีการอธิบายไว้ในวรรณกรรมทางวิทยาศาสตร์มาก่อน
ที่สำคัญ บางชนิดสามารถสลาย PET ที่เป็นผลึกได้ดีกว่า PET ที่ไม่มีรูปร่าง
"เอนไซม์ใหม่เหล่านี้ไม่เพียงแต่มีความหลากหลายทางพันธุกรรมเท่านั้น" กาโดอธิบาย "พวกมันมีโครงสร้างและรูปทรงที่แตกต่างกันของศูนย์กลางที่แอคทีฟ"
Gado สามารถพูดได้อย่างมั่นใจเกี่ยวกับโครงสร้างของเอนไซม์ใหม่ 24 ชนิด เพราะเขาเห็นว่าพวกมันดูเหมือน อย่างน้อยก็ในการเรนเดอร์ 3 มิติที่จัดทำโดยนักวิจัยที่ DeepMind ซึ่งเป็นบริษัทในเครือของ Alphabet DeepMind เป็นที่รู้จักจากการทำแผนที่ "จักรวาลโปรตีนทั้งหมด" โดยนำเสนอลักษณะพิเศษของเอนไซม์เหล่านี้ด้วยเครื่องมือการเรียนรู้เชิงลึก AlphaFold เพื่อให้ทีมสามารถเปรียบเทียบเอนไซม์เคียงข้างกันและสังเกตเห็นความแตกต่างได้
เครื่องมือทั้งหมดมีความสามารถในการแยกโครงสร้าง PET ได้ แต่มีบางอย่างที่ดูแตกต่างออกไปอย่างมาก จากข้อมูลของ Gado การเรนเดอร์ของ DeepMind ให้เบาะแสอันทรงคุณค่าว่าการแยกโครงสร้างของพลาสติกออกฤทธิ์อย่างไรกับ PET
"วิธีการ AI ที่ล้ำสมัยช่วยให้เราค้นหารูปแบบในข้อมูลเอนไซม์ ซึ่งจะช่วยเพิ่มความเข้าใจของเราเกี่ยวกับสิ่งที่ทำให้เกิดเอนไซม์ที่กินได้ของพลาสติกที่ดี" Gado กล่าวเสริม "สิ่งนี้จะช่วยให้เราสามารถปรับปรุงเอนไซม์ด้วยวิศวกรรมโปรตีนและค้นหาเอนไซม์อื่น ๆ ในธรรมชาติที่ทำงานคล้ายกัน"
นี่เป็นอีกก้าวหนึ่งสำหรับทีมวิจัยที่มีผลงานอยู่แล้ว และอีกก้าวหนึ่งในการรีไซเคิล PET ขนาดใหญ่
— 3 —
ถูกกว่าและเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมมากขึ้น
การวิเคราะห์นี้ระบุถึงข้อดีของการนำ PET กลับมาใช้ใหม่ด้วยเอนไซม์
จากข้อมูลของ Beckham การทำความสะอาด การทำลาย และการทำความร้อน ซึ่งเป็นขั้นตอนที่จำเป็นในการเตรียมการสลายตัวของ PET เป็นหนึ่งในตัวขับเคลื่อนความยั่งยืนที่สำคัญที่สุดสำหรับโรงงานรีไซเคิลเอนไซม์ในระดับอุตสาหกรรม
"การลดขั้นตอนการปรับสภาพเหล่านี้เป็นสิ่งสำคัญในการทำให้ต้นทุนการนำเอนไซม์กลับมาใช้ใหม่สามารถแข่งขันได้ เมื่อเปรียบเทียบกับการผลิตเม็ดพลาสติก PET จากปิโตรเลียม" เขาอธิบาย
นักวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัย NREL และ UoP ได้พัฒนาแพลตฟอร์มเอนไซม์ที่คุ้มต้นทุนและเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม ซึ่งสามารถย่อยสลาย PET หลังการบริโภคให้กลายเป็นองค์ประกอบทางเคมีที่เหมือนกัน กรดเทเรฟทาลิก (TPA) และเอทิลีนไกลคอล (EG) ได้อย่างรวดเร็ว
ในการทดลองครั้งต่อๆ มา ทีมงานสังเกตเห็นว่าเอนไซม์บางตัวที่ติดฉลากด้วยวิธีการเรียนรู้ของเครื่องมีประสิทธิภาพเท่าเทียมกันในการสลาย PET ที่เป็นผลึกและอสัณฐาน เอนไซม์เหล่านี้ไม่จำเป็นต้องมีการปรับสภาพก่อนเลยเพื่อช่วยลดการยึดเกาะของพลาสติก
"การกำจัดการปรับสภาพล่วงหน้า เทคโนโลยีนี้ช่วยให้สามารถรีไซเคิล PET ในระดับอุตสาหกรรมได้ ซึ่งมีราคาถูกกว่าการใช้ปิโตรเลียมเพื่อผลิต PET บริสุทธิ์" เขากล่าวเสริม ยิ่งไปกว่านั้น ยังสามารถลดพลังงานที่เกี่ยวข้องและการปล่อยก๊าซเรือนกระจกได้อีกด้วย"
ในบทความก่อนหน้านี้ที่ตีพิมพ์ใน Joule ในปี 2021 ทีมงานได้ศึกษาปริมาณข้อได้เปรียบทางเศรษฐกิจและสิ่งแวดล้อมของการใช้เอนไซม์ที่ออกฤทธิ์กับ PET แบบผลึก ในโรงงานระดับอุตสาหกรรม การทำเช่นนี้สามารถลดความต้องการพลังงานในห่วงโซ่อุปทานได้ 45% และการปล่อยก๊าซเรือนกระจกตลอดอายุการใช้งานได้ 38% เมื่อเทียบกับระบบที่ใช้การปรับสภาพล่วงหน้า
ความได้เปรียบทางเศรษฐกิจก็น่าประทับใจไม่แพ้กัน เมื่อทิ้งพรมและเสื้อผ้า PET ซึ่งไม่สามารถรีไซเคิลด้วยเทคนิคทั่วไปได้ พวกเขาสามารถผลิตกรดเทเรฟทาลิกได้ในราคาต่ำกว่า 1 ดอลลาร์ต่อกิโลกรัม ในอดีตกรดเทเรฟทาลิกที่ได้จากปิโตรเลียมมีการขายในราคา 1 ถึง 1.50 ดอลลาร์ต่อกิโลกรัม
Erika Erickson อดีตนักวิจัยหลังปริญญาเอกของ NREL ผู้ดำเนินการทดลองส่วนใหญ่ที่อยู่เบื้องหลังการศึกษาเหล่านี้กล่าวว่า "แพลตฟอร์มเอนไซม์ของเราสร้างแรงจูงใจทางเศรษฐกิจในการทำความสะอาดมหาสมุทรของเรา" "ที่ระดับราคาดังกล่าว การปนเปื้อนของ PET สามารถนำไปรีไซเคิลเป็นผลิตภัณฑ์ PET ใหม่ได้ในราคาไม่แพง หรือค้นหาการใช้งานใหม่ในใบกังหันลมหรือกันชนคาร์บอนไฟเบอร์"
ผลิตภัณฑ์ PET หลังการบริโภค ซึ่งมักเป็นแหล่งมลพิษในปัจจุบัน สามารถกลายเป็นทรัพยากรที่มีคุณค่าเพื่อสนับสนุนเศรษฐกิจพลาสติกที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมมากขึ้น
ไม่ยากเลยที่จะจินตนาการว่าสิ่งนี้จะเปลี่ยนเรื่องราวเกี่ยวกับพลาสติกได้อย่างไร: การรีไซเคิล PET มีต้นทุนที่ต่ำมากจนเศรษฐศาสตร์นิยมทิ้งมันลงถังรีไซเคิลมากกว่าทิ้งขยะ เสื้อยืด พรม ขวดโซดา ทุกอย่างถูกใส่ไว้และเป็นส่วนประกอบสำคัญ เริ่มต้นการเดินทางแบบวงกลมเพื่อสร้างโลกที่สะอาดและเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมมากขึ้น
