פריצת דרך: אנזימים למיחזור פוליאסטר

מחקר חדש בהובלת המעבדה הלאומית לאנרגיות מתחדשות בארה"ב (NREL), בשיתוף אוניברסיטת מסצ'וסטס לואל ואוניברסיטת פורטסמות' באנגליה, מציע מפת דרכים להפיכת תהליכי מיחזור פלסטיק מבוססי אנזימים לישימים מבחינה כלכלית בקנה מידה תעשייתי. מדובר בקפיצת מדרגה ממשית במאמץ להפחית את כמות הפלסטיק המוטמן ולמנף מחדש משאבים יקרי ערך.

בבסיס המחקר עומד פוליאתילן טרפתלט (PET) - חומר גלם זול ובעל תכונות מצוינות, הנפוץ בבקבוקי שתייה, באריזות חד־פעמיות ובטקסטיל. אף שקיימות כיום שיטות מיחזור ל־PET, רבות מהן אינן מותאמות לפסולת באיכות נמוכה, במיוחד מזוהמת או צבועה. כאן נכנסים האנזימים לתמונה: הם מסוגלים לפרק סלקטיבית את הפלסטיק למרכיבים בסיסיים גם במצבי פסולת מורכבים, ולאפשר שימוש חוזר במונומרים לייצור פלסטיק חדש או חומרים מתקדמים בעלי ערך גבוה יותר.

החוקרים שיפרו את תהליך המיחזור בכל שלביו, מפירוק הפלסטיק באמצעות האנזימים, דרך התאוששות יעילה של המונומרים ועד פיתוח טכנולוגיות הפרדה מתקדמות. השיפורים אפשרו הפחתה של יותר מ־99% בצורך בחומצות ובבסיסים יקרים, ירידה של 74% בעלויות התפעול השנתיות וצמצום של 65% בצריכת האנרגיה. בזכות זאת עלות הייצור של PET ממוחזר בתהליך האנזימטי ירדה אל מתחת למחירו של PET חדש בארה"ב - 1.51 דולר לק"ג לעומת 1.87 דולר לק"ג, מה שהופך את השיטה לאטרקטיבית במיוחד לתעשיינים ומשקיעים.

החשיבות של פריצת הדרך ברורה על רקע נתוני העבר: בשנת 2019 הוטמנו 86% מהפלסטיקים בארה"ב. כמות האנרגיה הטמונה בהם שקולה ל־5% מצריכת האנרגיה של מגזר התחבורה האמריקני. בשל התחזיות שלפיהן ייצור הפלסטיק בעולם יוכפל ואף ישולש עד שנת 2050, מיחזור יעיל יותר של פסולת פלסטיק הוא הזדמנות קריטית להשבת אנרגיה ולשימוש חוזר במשאבים.

המאמר המדעי, שהתפרסם ב־Nature Chemical Engineering עם הכותרת "Process innovations to enable viable enzymatic poly(ethylene terephthalate) recycling", מציין כי התהליך מבוסס על עבודת פיתוח רב־תחומית הכוללת הנדסה כימית, ניתוח טכנולוגי־כלכלי ופיתוח אנזימים משופרים כגון PETase. חלק מהחוקרים, בהם ג'ון מקגיהן שעבר לאחרונה מאוניברסיטת פורטסמות' ל־NREL, מדגישים כי המטרה הבאה היא לתרגם את המחקר למפעלי מיחזור מסחריים ראשונים בארה"ב בשיתוף עם התעשייה.

המחקר מומן על ידי משרד האנרגיה האמריקני במסגרת הקונסורציום BOTTLE (Bio-Optimized Technologies to keep Thermoplastics out of Landfills and the Environment), שנועד לפתח פתרונות חדשניים למניעת הצטברות פלסטיק במטמנות ובסביבה. פרויקט זה הוא צעד נוסף במעבר לכלכלה מעגלית שבה פסולת נהפכת למשאב, וממחיש כיצד מדע מתקדם עשוי לשמש מנוע לשינוי תעשייתי עולמי.

לפרטים נוספים