酵素を使ってプラスチックをリサイクルする方法

クレジット: セザール・ヘルナンデス / CSIC

ここに示されているワクムシガ (ガレリア メロネラ) の幼虫の唾液に含まれる酵素など、特定のプラスチックが酵素によって分解できるという発見により、生物学的リサイクル運動が推進されました。

科学者たちは、さまざまなポリマーの分解に利用できる酵素を保有する細菌、菌類、さらには昆虫を探して世界中のゴミ捨て場を探し回っています。 まだ始まったばかりだが、取り組みが効率的に拡大できれば、こうした生物学的リサイクルによってプラスチック廃棄物問題に歯止めがかかる可能性がある。

サンディ・オング著 2023 年 8 月 24 日

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2012年の曇り空の春の朝、フェデリカ・ベルトッキーニさんは、スペインの美しい北海岸にあるサンタンデールに住んでいた場所の近くでミツバチの世話をしていた。 蜂の巣の1つは「虫に悩まされていた」とアマチュア養蜂家は言い、貪欲で破壊的な食欲を持つ厄介なハクガの幼虫について言及した。

ベルトッキーニさんは虫を取り出してビニール袋に入れ、養蜂の仕事を続けた。 数時間後にバッグを取り出したとき、彼女は何か奇妙なことに気づきました。小さな穴がいっぱいだったということです。

その科学者は興味をそそられました。 お腹を空かせた虫が単にプラスチックを噛み砕いただけなのでしょうか、それともプラスチックの化学組成も変えてしまったのでしょうか？ 彼女の研究室での簡単な検査により、驚くべきことに後者が確認されました。線虫の唾液に含まれる何かがプラスチックを分解したのです。 「その時点から研究が始まりました」と、元スペイン国立研究評議会の発生生物学者ベルトッチーニは言う。

彼女は現在、Plasticentropy の共同創設者です。Plasticentropy は、プラスチックをリサイクルするための生物由来の手段を求めて近年誕生した数多くの新興企業や研究グループの 1 つです。 この生物学的リサイクルは、その名の通り、今日の問題が山積しているいくつかのリサイクル方法に代わる、より効果的で環境に優しい代替手段を提供する可能性があります。

この取り組みにより、科学者たちはプラスチックをその構成要素に分解できる可能性のある生物を探して、プラスチック汚染で満ちた埋め立て地、自動車解体場、その他の現場を精査している。 研究者らは、これらの微生物を研究室で摂取し、ポリマーをむしゃむしゃ食べる能力を高めることで、プラスチックの構成要素を再生する効率的な方法を見つけたいと考えている。 次に、これらのサブユニットを使用して新しい材料を製造し、「無限のリサイクル」ループを作成します。

まだ初期段階にあり、目的に適した酵素を見つけることは最初のステップにすぎません。 しかし、生物学的リサイクルは、増大し続けるプラスチック問題と戦うための貴重なツールとなる可能性があります。

「世界中でこれに取り組んでいるグループがあり、何百ものグループ、何千人の科学者が参加しています。これは本当に驚くべきことです」と、プラスチック解体のコンサルタントであり、プラスチックリサイクルのための酵素の発見とエンジニアリングを専門とする構造生物学者のジョン・マクギーハンは言う。

こうした取り組みはすぐには実現できませんでした。 1950年代にプラスチックの製造が本格的に始まって以来、生産量は急増しました。 推定によると、私たちは年間4億6,000万トン近くのプラスチックを製造しており、これはおよそ230万頭のシロナガスクジラの重量に相当します。

残念ながら、そのプラスチックのほとんどは最終的には燃やされたり、埋め立て地に埋められたり、環境に捨てられたりしてしまいます。 プラスチックが地球の隅々まで浸透し、深海から両極に至るまで、さらには雨に降られても不思議ではありません。 それは私たちの体内にも存在し、胎盤、母乳、人間の血液にも痕跡が報告されています。 プラスチックの使用と廃棄は、いくつかの健康および環境問題と関連しています。

経済協力開発機構 (OECD) の 2019 年のデータが示すように、どこにでもあるループ内の 3 つの矢印のアイコンにもかかわらず、ほとんどのプラスチックはリサイクルできず、リサイクルできるものであってもリサイクルできないことがよくあります。 この調査の時点では、米国のプラスチックリサイクル率はわずか 4% で最も低いです。 世界中でリサイクルされるのはわずか 9% だけです。 OECD 諸国とは、主にヨーロッパ、北米、アジアに位置する 38 の加盟国を指します。