Nyt superenzym spiser plastikflasker
Bakterier fundet på en losseplads kan spise plastikflasker. Det har nu inspireret forskere til at skabe et kunstigt superenzym, som nedbryder flaskerne endnu mere effektivt.
enzymer bakterier spise plastik

Enzymer fundet i bakterier på en losseplads kan nedbryde plastikflasker. I fremtiden kan enzymerne måske blive en del af vores plastik-genanvendelse, men det er ikke en snuptags-løsning på alle problemer, påpeger forsker. (Foto: Shutterstock)

Enzymer fundet i bakterier på en losseplads kan nedbryde plastikflasker. I fremtiden kan enzymerne måske blive en del af vores plastik-genanvendelse, men det er ikke en snuptags-løsning på alle problemer, påpeger forsker. (Foto: Shutterstock)

Plastik hober sig op overalt på vores klode.

Det flyder rundt i dybhavet, på bunden af i Arktis, i Alperne og Rocky Mountains. I Stillehavet er en suppe af plastik større end Frankrig, Tyskland og Spanien tilsammen.

Nu har en forskergruppe skabt et nyt potentielt våben i kampen mod plastikaffald: Et ’superenzym’, som kan nedbryde plastikflasker langt hurtigere end andre lignende enzymer.

»Det har helt klart nogle spændende perspektiver, og det kan sagtens være en del af løsningen på plastikforurening. Men man skal ikke tro, at det løser alle problemer med et snuptag,« siger Kristian Syberg, som er lektor ved Institut for Naturvidenskab og Miljø på Roskilde Universitet.

Han forsker i plastikforurening, men har ikke været en del af det nye studie, som netop er publiceret i det videnskabelige tidsskrift PNAS.

Enzymer

Enzymer er stoffer (proteiner), som dannes af levende celler.

Enzymer kan sætte gang i (katalysere)  kemiske reaktioner i cellen. 

Mange enzymer fra naturen bliver også kopieret i laboratoriet og for eksempel udnyttet som katalysatorer i den kemiske industri. 

Fundet på losseplads

Det nye ’superenzym’ bygger videre på en opdagelse, som blev gjort på en japansk losseplads i 2016.

Her opdagede et japansk forskerteam, at en gruppe bakterier havde udviklet evner til at spise PET – en meget udbredt type af plastik, som blandt andet bruges til plastikflasker, tøj og tæpper.

»Det er et tydeligt eksempel på en gammel sandhed i biologien, som lyder, at hvis noget kan spises, så bliver det spist. Det gælder også plastik. Vi har bare kun haft plastik ude i naturen siden 1960’erne, så indtil videre er der ikke så mange organismer, som har tilpasset sig til at spise det. Men de her bakterier har altså gjort det,« siger Kristian Syberg.

Hemmeligheden: Enzymer

Lossepladsbakteriernes hemmelighed består i nogle særlige enzymer, som gør dem i stand til at nedbryde plastikken. Og det er netop to af disse enzymer, som forskerne har udnyttet i det nye studie.

Det ene enzym – kaldet PETase - blev allerede genskabt i laboratoriet tilbage i 2018, og i løbet af kort tid begyndte det kunstigt skabte enzym at nedbryde plastik.

Men når PETase kombineres med et andet enzym fra lossepladsbakterierne, udgør de tilsammen et ’superenzym’. Og superenzymet kan nedbryde plastikken seks gange hurtigere end PETase kan, konkluderer det nye studie.

»Da vi sammensatte de to enzymer, fik vi – temmelig uventet – en dramatisk stigning i aktiviteten,« fortæller en af studiets hovedforfattere, professor John McGeehan fra University of Portsmouth i Storbritannien, til The Guardian.

»Det er et skridt på vejen mod at forsøge at fremstille hurtigere enzymer, der er mere industrielt relevante. Men det er også en af den slags historier om at lære af naturen og derefter bringe det ind i laboratoriet,« tilføjer han.

Enzymer spiser plastik

I 2016 fandt forskere bakterier på en losseplads i Japan, som kunne spise PET-plastik.

Bakterierne indeholdt flere enzymer, som gjorde dem i stand til at nedbryde den hårde plastik.

I et studie fra 2018 kortlagde en forskergruppe strukturen af et af enzymerne, kaldet PETase.

Ved et tilfælde opdagede de desuden, at en ’mutant’-version af enzymet arbejdede 20 procent hurtigere.

Det nye studie har analyseret et andet enzym fra de japanske, plastikædende bakterier, kaldet MHETase.

Alene ved at mikse PETase med MHETase kunne forskerne fordoble hastigheden af nedbrydningen af PET-plastik.

Da de i laboratoriet fik sammensat de to enzymer – og dermed skabte et nyt ’superenzym’ – steg hastigheden af plastiknedbrydningen yderligere tre gange.

Kilde: University of Portsmouth

Lang vej endnu

Selvom det nye studie er godt nyt i kampen mod plastikaffald, påpeger Kristian Syberg, at der er tale om en løsning, som kun er rettet mod en specifik type af plastik.

Og når man rykker ud af laboratoriet – eller rettere ud på lossepladsen - er verden mere kompleks; plastikken er blandet med andre materialer, der sidder madrester på den, og affaldet er ikke sorteret efter specifikke plastiktyper, påpeger han.

»De har vist, at enzymerne kan nedbryde PET-plastik, og det ser ud til at virke fint og have potentiale. Men der er stadig lang vej, før enzymerne vil være i stand til at håndtere mere komplekse typer af materialer,« siger Kristian Syberg.

Nedbryder tøj i fremtiden?

Forskerne håber blandt andet, at det nye superenzym i fremtiden vil kunne kombineres med en anden type enzymer, som er i stand til at nedbryde bomuld.

På den måde er håbet, at man i fremtiden vil kunne nedbryde stoffer, som består af en blanding af plastik og bomuld.

»Det kan typisk være tøj, som består af bomuld og polyester (en type plastik, red.). Hvis forskellige enzymsystemer kan nedbryde alle komponenterne i tøjet, vil det helt klart være et fremskridt, men det er en meget teknisk løsning, som kræver, at en masse forudsætninger er på plads – for eksempel at tøjet bliver indsamlet og sorteret,« siger Kristian Syberg.

Upcycling af plastik

På den positive side nævner Kristian Syberg imidlertid, at enzymerne udgør en tilgang til affald, som kaldes upcycling: Det vil sige, at plastikken bliver nedbrudt til sine oprindelige bestanddele, og dermed kan man bruge dem til at skabe nye produkter af samme høje – eller højere – kvalitet.

»Det modsatte er downcycling, hvor man indsamler en masse plastik i forskellige farver og med forskellige tilsætningsstoffer. Det mikser man alt sammen til en ny plastik i en grumset farve, som er af lavere kvalitet end den oprindelige plastik. Så hver gang vores plastik kører igennem den cyklus, mister den kvalitet, og det sætter grænser for, hvor mange gange du kan genbruge plastikken,« siger Kristian Syberg og tilføjer:

»Derfor er det positive ved enzymerne, at der er tale om upcycling, hvor du i princippet kan blive ved med at genbruge en plastikflaske igen og igen.«

PETase og MHETase enzymer bakterier spise nedbryde plastik

I det nye studie har forskerne sammensat to forskellige enzymer, PETase og MHETase. Begge blev oprindeligt fundet i bakterier fra en japansk losseplads, men den kunstige, sammensatte version af enzymerne er langt mere effektive til at nedbryde plastik end de oprindelige enzymer. (Foto: Rosie Graham /University of Porthsmouth)

Andre enzymer

Det nye superenzym kommer på banen, efter at det franske firma Carbios tidligere i år publicerede i tidsskriftet Nature, at de havde fremstillet et andet enzym, som ligeledes kan nedbryde plastikflasker (PET-plastik).

Carbios enzym blev oprindeligt fundet i en kompostbunke med blade, og ifølge The Guardian kan enzymet nedbryde 90 procent af plastikflasker indenfor 10 timer. Men processen kræver temperaturer over 70 grader.

Det nye superenzym kan derimod arbejde ved stuetemperatur, og professor John McGeehan mener, at man måske kan få enzymerne hurtigere ud af laboratoriet og ud i virkeligheden – i industrien – hvis de forskellige enzymer kombineres.

»Hvis vi kan lave hurtigere, bedre enzymer ved at sammensætte dem og stille dem til rådighed for firmaer som Carbios, og arbejde i partnerskab, vil vi kunne begynde at bruge enzymerne indenfor det næste år eller to,« vurderer professor John McGeehan over for The Guardian.

Red verden: Stort tema i gang


I en stor serie ser Videnskab.dk nærmere på, hvordan mennesket kan redde verden.

Du kan debattere løsninger med knap 6.000 andre danskere i Facebook-gruppen Red Verden.

Pyrolyse er en løsning

Kristian Syberg advarer imidlertid mod at stirre sig blid på enzymerne og påpeger, at der også findes flere andre teknologier til håndtering af plastik.

Han vurderer eksempelvis, at såkaldt pyrolyse-teknologi er længere fremme – og tættere på at komme ud produktion i industrien – end enzymerne.

»Pyrolyse er en tilgang, hvor man varmebehandler plastikken for at nedbryde den, og på den måde får man lavet den tilbage til olie. Det er et felt, som er længere fremme end enzymerne, og hvor der også er gode perspektiver, men på den negative side er det meget energikrævende,« siger Kristian Syberg.

Den bedste løsning er....

Han påpeger, at den allerbedste løsning på problemerne med plastik i virkeligheden er at skære ned på vores forbrug af plastik, så affaldet slet ikke bliver produceret – i hvert fald hvis man skal holde sig til det såkaldte affaldshierarki, som rangerer, hvordan affald bliver håndteret på den bedst mulige måde.

På andenpladsen i hierarkiet er løsningen at skabe produkter, som kan genbruges mange gange; sådan at du eksempelvis bruger en bestemt vandflaske mange gange i stedet for at købe engangsflasker.

»Først på tredjepladsen kommer recycling (genanvendelse, red.) af plastik. Og inden for recycling kan enzymerne potentielt udgøre en rigtig fin niche. Så det er helt klart en del af løsningen, men det er langt fra hele løsningen,« konkluderer Kristian Syberg.

Videnskab.dk Podcast

Lyt til vores seneste podcast herunder eller via en podcast-app på din smartphone.


Se den nyeste video fra Tjek

Tjek er en YouTube-kanal om videnskab, klima og sundhed henvendt til unge.

Indholdet på kanalen bliver produceret af Videnskab.dk's Center for Faglig Formidling med samme journalistiske arbejdsgange, som bliver anvendt på Videnskab.dk.