Protein tăng cường tạo thành từ hai loại enzim được sản xuất bởi một loại vi khuẩn ăn chai nhựa, được gọi là Ideonella sakaiensis. Giáo sư John McGeehan, Giám đốc Trung tâm Đổi mới Enzim (CEI) tại Đại học Portsmouth, cho biết không giống như sự suy thoái tự nhiên, có thể mất hàng trăm năm, siêu enzyim có thể chuyển nhựa trở lại vật liệu ban đầu chỉ trong vài ngày.
“Hiện tại, chúng tôi lấy những vật liệu đó từ các tài nguyên hóa thạch như dầu và khí đốt - những thứ thực sự không bền vững. Nhưng nếu chúng ta có thể thêm enzim vào nhựa phế thải, chúng ta có thể bắt đầu phân hủy nó sau vài ngày” - ông nói.
Ông cho biết quy trình này cũng sẽ cho phép nhựa được sản xuất và tái sử dụng vô tận, giảm sự phụ thuộc của chúng ta vào tài nguyên hóa thạch.
Vào năm 2018, Giáo sư McGeehan và nhóm ông đã tình cờ phát hiện ra một phiên bản được thiết kế của một trong những enzim, được gọi là PETase, có thể phân hủy nhựa trong vài ngày.
Là một phần của nghiên cứu hiện tại của họ, được công bố trên tạp chí Proceedings of the National Academy of Sciences, nhóm nghiên cứu đã trộn PETase với enzim thứ hai, được gọi là MHETase, và phát hiện ra “sự phân hủy của các chai nhựa tăng gấp đôi theo nghĩa đen”. Sau đó, các nhà nghiên cứu đã kết nối hai enzim với nhau trong phòng thí nghiệm, sử dụng kỹ thuật di truyền.
“Điều này cho phép chúng tôi tạo ra một loại siêu enzim nhanh hơn 6 lần so với enzim PETase ban đầu. Đây là một bước nhảy vọt đáng kể vì nhựa tồn tại trong các đại dương của chúng ta ngày nay sẽ mất hàng trăm năm để phân hủy một cách tự nhiên.Thông qua ánh sáng mặt trời và tác động của sóng, nó sẽ bắt đầu vỡ ra thành những mảnh nhỏ hơn và chúng sẽ tạo ra vi nhựa. Đây là một vấn đề nghiêm trọng đối với các sinh vật sống trong môi trường”, Giáo sư McGeehan nói.
Các cuộc thử nghiệm cho thấy siêu enzim này có thể phân hủy loại nhựa được sử dụng trong bao bì nước ngọt và nước trái cây, được gọi là PET (polyethylene terephthalate). Mặc dù được cho là có khả năng tái chế cao, nhưng PET bị loại bỏ vẫn tồn tại hàng trăm năm trong môi trường trước khi bị phân hủy.
Ngoài PET, siêu enzim này cũng hoạt động trên PEF (polyethylene furanoate), một loại nhựa sinh học làm từ đường được sử dụng trong các chai bia. Tuy nhiên, Giáo sư McGeehan cho biết nó không thể phân hủy các loại nhựa khác.
Cùng với các đồng nghiệp Hoa Kỳ, Giáo sư McGeehan đã sử dụng chùm tia X cường độ cao tại cơ sở đồng bộ hóa nguồn ánh sáng kim cương ở Harwell, Oxfordshire, để lập bản đồ cấu trúc 3D của các enzim. Các bản thiết kế phân tử này cho phép các nhà nghiên cứu tạo ra siêu enzim có khả năng tấn công nhựa mạnh mẽ hơn.
Các nhà nghiên cứu đang tìm cách để đẩy nhanh hơn nữa quá trình phân hủy, để công nghệ này có thể được sử dụng cho mục đích thương mại.
