Dünya’da plastik atığı sorunu her geçen gün artmaktadır. Bunun için bilim insanları kalıcı ve hızlı yöntemler arayışındadır. Son yıllarda yapılan çalışmalarda bakterilerin plastik atık sorununa çözüm olabileceği gösterilmiştir. Peki bakteriler plastiği ayrıştırabilir mi?
1908’de sentetik plastik icat edildiğinde, insanlık tarihinin en büyük icatları olarak anılıyordu. Ancak her yerde sınırsız kullanımı büyük çevresel sorunlara yol açmaktadır. Bugüne kadar üretilen yaklaşık 8,3 milyar ton plastiğin %60’ından fazlası çevreye karışmıştır. Ayrıca her yıl 14 milyon ton atık plastik okyanuslara atılmaktadır. Bu da ekosistemler ve canlıların sağlığı için büyük riskler oluşturmaktadır. Küresel önlemler alınmadığı takdirde ise 2040 yılına gelindiğinde insanlığın denize ve karaya atılan plastik atıkların 1 milyar 300 milyon tona ulaşacağı düşünülmektedir.
Çevreye atılan plastikler zamanla bozulduğundan dolayı daha küçük parçacıklara ayrılmaktadır. Bu oluşan yapılara mikroplastikler denir. Mikroplastikler birçok deniz canlısı tarafından tüketilmektedir. Bu da plastiği tüketen deniz canlısını yiyen özellikle insanlar için tehlike demektir. Araştırmalara göre, mikroplastikler, canlı tarafından yutulduktan sonra yüzeylerinde biriken zehirli kirletici maddeleri, onu tüketen organizmanın vücuduna aktarabilmektedir. Denizden alınan bir şeyi yediğimiz zaman, bu zehirli etki besin zincirleri boyunca insanlara kadar aktarılabilmektedir. Karada biriktirilen plastiklerin büyük kısmı da ya çöplüklerde birikerek yıllarca yok olmayı bekliyor ya da çöp fırınlarında yakılarak zehirli dumanlarla havaya karışıyor. Bilinene göre tüm plastiklerin de yalnızca %16'sı yeniden plastik yapmak için geri dönüştürülüyor. Bu yüzden daha sürdürülebilir bir yöntem olarak plastik yiyen bakteri geliştirilmiştir.
Plastik günlük yaşantımızda birçok alanda kullandığımız bir malzeme türüdür. Birçok alanda kullandığımız bu malzemenin özellikle bazı türleri doğada çözünmediğinden çevreye kirlilik olarak yansımaktadır. Kullandığımız altı çeşit plastik türü vardır. Bunlardan en çok kullandığımız polietilen tereftalat yani PET’tir. Genellikle şeffaftır ve sıklıkla gıda ambalajlarında ve kumaşlarda (polyester) kullanılır. Doğada çözünmeyen bir malzeme olduğundan dolayı büyük bir sorundur. Yüksek Yoğunluklu Polietilen (HDPE) ise PET’e kıyasla daha dayanıklıdır ve kartonlar, konteynerler, borular ve diğer yapı malzemeleri için idealdir. Polivinil Klorür (PVC), kimyasallara ve hava koşullarına karşı dayanıklı sert plastiktir. Bu yüzden bina ve inşaat uygulamaları için tercih edilmektedir. Düşük Yoğunluklu Polietilen (LDPE), HDPE'nin daha yumuşak, ve daha esnek bir versiyonudur. Genellikle içecek kartonlarının içinde, korozyona dayanıklı çalışma yüzeylerinde kullanılmaktadır. Polipropilen (PP), en dayanıklı plastik türlerinden biridir. Diğerlerine göre ısıya daha dayanıklı olduğundan, gıda paketleme ve sıcak eşyaları tutmak için kullanılmaktadır. Polistiren (PS), daha çok Strafor olarak bilinen bu sert plastik, düşük maliyetlidir ve çok iyi yalıtım sağlamaktadır.
Plastik türleri doğada %100 çözünemez. İçlerinden PET türevi plastikler, bir miktar çözünerek mikroplastiklere dönüşebilmektedir. Yapılan çalışmalar ile suyu, doğayı hatta insan vücudunu bile kirleten mikroplastikleri tamamen ortadan kaldırmak mümkün olabilir.
2016 yılında Japon bilim insanları, dünyanın plastik sorunun çözmeye yardımcı olmak için bir keşif yapmışlardır. Bir geri dönüşüm fabrikasının önüne plastik şişeleri toplamışlar ve bakteriler ile denemeler yapmışlardır. Sonuç olarak bir bakteri türünün plastikleri parçalayarak yediğini keşfetmişlerdir. Diğer türlerden farklı olarak Ideonella sakaiensis’in, polietilen tereftalat (PET) adı verilen plastik türünün yüzeyine yapışarak onu parçaladığı gözlemlenmiştir.
Bakteriyi analiz eden bilim insanları, hidrolize edici PET veya PETaz adı verilen iki sindirim enzimi ürettiğini bulmuşlardır. Bu enzimler PET plastiği ile etkileşime girdiğinde uzun moleküler zincirleri, tereftalik asit ve etilen glikol adı verilen daha kısa zincirlere (monomerler) dönüştürebilmektedir. Bu monomerler de daha sonra bakterilerin büyümesi için gereken enerjiyi serbest bırakmak üzere daha da parçalamaktadır. Araştırmacılar, büyük bir Ideonella sakainesis grubunun, yalnızca sıcaklığın 30OC’de kalması durumunda, ince bir PET filmini yalnızca altı haftada parçalama yeteneğine sahip olduğunu düşünmektedir. Ancak bu durumda da enzimin sindirim hızı beklenenden oldukça düşüktür.
Plastik yiyen bakterilerin yavaşlığını çözmek için Portsmouth Üniversitesi'ndeki araştırmacılar, plastiği normalden altı kat daha hızlı sindirebilen bir süper enzim tasarladılar. Öncelikle PETaz enziminin, üç boyutlu yapısının nasıl olduğunu programlar aracılığıyla tasarladılar. Araştırmacılar aynı zamanda enzimin yapısal özelliklerinde bazı değişiklikler yaparak PET’i biyolojik olarak parçalama verimini artırmayı başardılar. Daha sonra plastik yediği bilinen başka bir enzim olan MHETaz ile PETaz enzimi bileştirildi. Böylece plastik yiyen süper enzim üretildi. Bu süper enzim, sinkroton denilen bir parçacık hızlandırıcıda, X ışınlarını kullanarak yapılmıştır.
Portsmouth Üniversitesi'ne göre, birleşik PETaz-MHETaz enzimi, güneşten 10 milyar kat daha parlak x-ışınlarını kullanan bir tür parçacık hızlandırıcı olan sinkrotron ile oluşturuldu. Araştırmacıların her enzimin ayrı ayrı atomlarını görmesine ve moleküler planlarını çizmesine olanak sağladı. Sinkrotron sayesinde, enzimlerin içerisindeki her bir atomu görme ve moleküler yapısını anlama fırsatı yakalamışlardır. Bilim insanları bu enzim sayesinde aynı zamanda şeker bazlı bir biyoplastik olan Polietilen furanoatı (PEF) de parçalayabilmektedir.
Keşif, plastiğin yok edilmesine karşı mücadelede umut olsa da, ticari olarak kullanımı için zorluklar vardır. Ek olarak hâlâ ayrıştırılamayan plastik türleri vardır.
