Ученые разработали новый фермент, который будет способен расщеплять полиуретан на исходные компоненты. Их можно будет использовать в производстве повторно. Фермент был разработан при помощи нейросетей и специализированного программного обеспечения. Об этом сообщает портал Ars Technica.
В 2024 году мировое производство полиуретана достигло объема 22 млн тонн. Этот материал широко используется в производстве поролона, обувных подошв и амортизаторов. Однако переработка полиуретана крайне сложна из-за его особой химической структуры. Так, уретановые связи содержат азот, углерод и кислород, а полимерные цепи сильно сшиты между собой, что затрудняет их расщепление. Существующий химический метод переработки, использующий диэтиленгликоль при высоких температурах, дает на выходе смесь веществ, непригодную для повторного применения. В итоге такие отходы приходится утилизировать путем сжигания.
Ученые протестировали 15 известных ферментов, которые могли бы расщеплять полиуретан. Лишь три из них показали некоторую активность, но не смогли полностью разложить материал до исходных компонентов. Опираясь на результаты самого эффективного фермента, исследователи разработали программу под названием GRASE. Она анализирует строение белков, предсказывая, насколько хорошо они будут взаимодействовать с полиуретаном.
Программа GRASE выбрала 24 белка, из которых 21 оказался способен ускорять химические реакции. Самый эффективный из них оказался в 30 раз лучше природного фермента. Когда к этому новому ферменту добавили диэтиленгликоль и нагрели до 50 °С, его активность увеличилась в 450 раз. Теперь он может расщепить 98% полиуретана всего за 12 часов. Примечательно, что этот фермент можно использовать повторно дважды, и он сохраняет свою эффективность.
Испытания в большем масштабе подтвердили, что этот фермент разлагает 95% полиуретана на его исходные составляющие.
Ранее Наука Mail рассказывала о том, как российские ученые нашли ключ к лечению неизлечимых болезней.
