น่าทึ่ง! พบ “เอนไซม์” ย่อยสลาย “ขยะพลาสติก” ในเวลาไม่กี่ชั่วโมง

ไม่ต้องสงสัยเลยว่ามีมลพิษจากพลาสติกที่น่าวิตกกังวล เพราะปัญหานี้เลวร้ายมากจากการที่ไมโครพลาสติกถูกฝังอยู่ในวัฏจักรของชั้นบรรยากาศและหมุนเวียนไปทั่วโลก ไม่ว่าจะในออกซิเจนหรือในน้ำ และนักวิทยาศาสตร์กำลังทำงานอย่างหนักเพื่อค้นหาวิธีกำจัดพลาสติกโดยไม่สร้างความเสียหายระยะยาวต่อสิ่งแวดล้อม น่ายินดีที่ว่าล่าสุดมีการค้นพบเอนไซม์ ที่มีความสามารถในการย่อยสลายขยะพลาสติกได้ภายในระยะเวลาเพียงไม่กี่ชั่วโมง จากเดิมต้องรอนานกว่าศตวรรษถึงจะกำจัดขยะประเภทนี้ โดยไม่ทำลายสิ่งแวดล้อม

ทีมงานที่พัฒนานวัตกรรมนี้กล่าวว่าอาจใช้เอนไซม์เพื่อทำความสะอาดบริเวณที่ปนเปื้อนด้วยมลภาวะพลาสติก

โดยในการทดสอบ ผลิตภัณฑ์ที่ทำจากพอลิเมอร์โพลีเอทิลีนเทเรพทาเลต (PET) ถูกทำลายลงในภายใน 1 สัปดาห์ และในบางกรณีใช้เวลาแค่ 24 ชั่วโมง เท่านั้น จากปกติแล้วบรรจุภัณฑ์พลาสติกเป็นผลิตภัณฑ์ที่อาจใช้เวลาหลายศตวรรษในการย่อยสลายอย่างเหมาะสมในสภาพธรรมชาติ

ทีมงานของ Hal Alper วิศวกรเคมี จากมหาวิทยาลัยเท็กซัส ออสติน ประเทศสหรัฐอเมริกาเรียกนวัตกรรมนี้ว่า เอนไซม์ FAST-PETase (PETase ที่ทำงานได้แอคทีฟ เสถียร และทนได้ในสภาพแวดล้อมต่างๆ) พวกเขาพัฒนาเอ็นไซม์ที่เป็นความหวังใหม่ของมนุษยชาตินี้จาก PETase ตามธรรมชาติที่ช่วยให้แบคทีเรียสามารถย่อยสลายพลาสติก PET และดัดแปลงมันเพื่อทำให้ย่อยสลายพลาสติกได้เร็วขึ้นภายใต้สภาวะแวดล้อมที่แตกต่างกัน

สำหรับการพัฒนา FAST-PETase ได้ทำการศึกษาและทดสอบภาชนะพลาสติกหลังการบริโภค 51 รูปแบบ/ประเภท เส้นใยโพลีเอสเตอร์ 5 รูปแบบ/ประเภท ผ้าและขวดน้ำที่ทำจาก PET โดยเอนไซม์นี้ได้รับการพิสูจน์ประสิทธิภาพที่อุณหภูมิต่ำกว่า 50 องศาเซลเซียส ว่าสามารถย่อยสลายได้ภายใน 24 ชั่วโมง ขณะที่บรรจุภัณฑ์พลาสติกบางรูปแบบ/ประเภท ใช้เวลา 1 สัปดาห์ในการย่อยสลาย

“เอ็นไซม์นี้มีความสามารถที่น่าทึ่งในการทำให้กระบวนการหมุนเวียน (Circular process) เสร็จสิ้นได้ โดยทำให้พลาสติกแตกเป็นชิ้นเล็กชิ้นน้อย (ดีพอลิเมอไรเซชัน) แล้วนำกลับมารวมกันทางเคมี (รีพอลิเมอไรเซชัน) ได้อีกครั้งในบางกรณี”

แม้การวิจัยเกี่ยวกับเอนไซม์เพื่อการรีไซเคิลพลาสติกได้ก้าวหน้าเป็นอย่างมากในช่วง 15 ปีที่ผ่านมา แต่จนถึงขณะนี้ ยังไม่มีใครสามารถผลิตเอ็นไซม์ที่สามารถทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพที่อุณหภูมิต่ำ เพื่อให้สามารถเคลื่อนย้ายได้ง่ายและมีราคาจับต้องได้ในระดับอุตสาหกรรมขนาดใหญ่ เพราะ PETase มีจุดด้อย คือ ประสิทธิภาพจะลดลงเมื่ออุณหภูมิต่ำ หรือมีการเปลี่ยนแปลงของความเป็นกรด-เบสในสิ่งแวดล้อม แต่สำหรับเอนไซม์ FAST-PETase นั้นเป็นเอนไซม์ตัวแรกที่สามารถทำงานได้ดีเยี่ยมที่อุณหภูมิต่ำกว่า 50 องศาเซลเซียส

ทั้งนี้ จากการที่ PET อยู่ในบรรจุภัณฑ์หลายประเภทที่เกี่ยวข้องกับชีวิตประจำวันของผู้บริโภค ตั้งแต่สิ่งทอไปจนถึงขวดโซดา คิดเป็นสัดส่วนประมาณ 12% ของขยะทั่วโลกทั้งหมด แต่หากตัวเลขนี้ยังไม่น่ากลัวพอ ก็พึงทราบเพิ่มเติมว่า พลาสติกทั้งหมดที่มีในโลก มีน้อยกว่า 10% เท่านั้นที่ถูกรีไซเคิล

ด้วยเหตุนี้ FAST-PETase จึงเป็นความหวังอันเรืองรองที่คาดว่าจะเป็นโซลูชั่นที่เหมาะเจาะและลงตัวที่สุดที่จะช่วยกู้โลกจากภัยขยะพลาสติกได้ จากราคาที่ค่อนข้างถูก พกพาสะดวก และไม่ยากเกินไปที่จะขยายไปถึงการใช้งานในระดับอุตสาหกรรม ทำให้นวัตกรรมนี้มีข้อได้เปรียบอย่างมากในอนาคต

ขณะเดียวกันนอกเหนือจากอุตสาหกรรมการจัดการขยะแล้ว ยังเปิดโอกาสให้องค์กรจากทุกภาคส่วนเป็นผู้นำในการรีไซเคิลผลิตภัณฑ์ของตนได้อีกด้วย

ปัจจุบัน วิธีการกำจัดพลาสติกที่ใช้กันทั่วไปมากที่สุดคือการทิ้งลงในหลุมฝังกลบ ซึ่งเน่าเปื่อยในอัตราที่ช้ามาก หรือไม่ก็เผาทิ้ง ซึ่งมีค่าใช้จ่ายสูง ใช้พลังงานปริมาณมาก และเป็นการเพิ่มก๊าซพิษในบรรยากาศ จึงเป็นที่ชัดเจนว่า FAST-PETase เป็นทางเลือกที่ไขปัญหาดังกล่าวได้เป็นอย่างดี และมีความจำเป็นอย่างยิ่งต่อโลกของเรา

โดย Andrew Ellington นักชีวเคมี จากมหาวิทยาลัยเทกซัสออสติน กล่าวว่า “นวัตกรรมนี้แสดงให้เห็นถึงพลังของการผสมผสานสาขาวิชาต่างๆ ตั้งแต่ชีววิทยาสังเคราะห์ วิศวกรรมเคมี ไปจนถึงปัญญาประดิษฐ์”

สำหรับการดำเนินการในลำดับต่อไป ทีมงานวิจัยนี้วางแผนที่จะขยายการผลิตเอนไซม์เพื่อเตรียมพร้อมสำหรับการประยุกต์ใช้ในอุตสาหกรรมและสิ่งแวดล้อม รวมถึงได้ยื่นคำขอรับสิทธิบัตรสำหรับเทคโนโลยีที่เป็นนวัตกรรมนี้ และกำลังทดสอบการใช้งาน FAST-PETase ในรูปแบบอื่นๆ ที่แตกต่าง เพิ่มเติมจากที่ได้ศึกษามาแล้ว

แหล่งข้อมูล

https://www.salika.co/2022/05/01/new-enzyme-to-break-down-plastic-waste/