חברת הזנק ביוטכנולוגית צרפתית בשם ‘Carbios’ הצליחה לפתח תהליך אנזימטי למיחזור הפלסטיק פוליאתילן טרפתאלט (Polyethylene terephthalate) חזרה למונומרים המרכיבים אותו, שמהם ניתן לייצר שוב את הפולימר המוגמר
[תרגום מאת ד”ר משה נחמני]
“כולם מאמינים כי פוליאתילן טרפתאלט ניתן למיחזור בקלות לאור העובדה כי בקבוקי פלסטיק העשויים ממנו ניתנים למיחזור בקלות באופן מכאני”, אומר מנכ”ל החברה Emmanuel Ladent. “אולם, מגשי מזון מפלסטיק אינם ניתנים למיחזור; מרבית ממוצרי האריזה לתכשירי קוסמטיקה אינם ניתנים למיחזור; מרבית סיבי הפוליאסטר, שגם הם מורכבים מפוליאתילן טרפתאלט אינם ניתנים למיחזור; לפיכך, רוב הכמות של פסולת פוליאתילן טרפתאלט כיום אינו ניתן למיחזור בקלות”.
במקום להתחרות בתהליכי מיחזור מכאניים, כמו אלו המשמשים עבור בקבוקי פלסטיק, החברה מתמקדת בתהליכים מורכבים יותר. “מיחזור של סיבי פוליאסטר מהווה שוק גדול בפני עצמו. שני שלישים מסך כל כמות הפוליאתילן טרפתאלט הם למעשה סיבי פוליאסטר”, מסביר המנכ”ל.
המדען הראשי של החברה מסביר כי הצורך למצוא אנזים שמסוגל לשבור את קשרי האסטר שבין שרשראות הפולימר היה בתחילה מרתיע במיוחד. “הכרתי הרבה עמיתים שלי שעסקו בתחום התאית (צלולוזה). לפרק את התרכובת תאית היה ממש סיוט מדעי, ובתחילה סברתי כי הפרוק של פוליאתילן טרפתאלט בעזרת אנזים בטוח יהיה מאתגר וקשה”. צוות המחקר החל את הניסויים שלו עם אנזים שתואר על ידי קבוצת מחקר מיפן בשנת 2012, שפותח על מנת לפרק את החומר השעוותי קוּטִין (cutin) המכסה את העלים בצמחים. אנזים זה מסוגל לפרק כמויות קטנות של פוליאתילן טרפתאלט, אולם נדרשת כמות גדולה של אנזימים לשם כך והתהליך עצמו נמשך מספר שבועות. באמצעות תהליך של ‘התפתחות מכוונת’ (directed evolution), צוות המחקר פיתח אנזימים משופרים הפועלים מהר יותר, ועמידים בטמפרטורות גבוהות יותר מהרגיל. “ממש עיצבנו מחדש את האתר הפעיל באנזים”.
החומר פוליאתילן טרפתאלט יכול להיות גבישי או בתצורה אמורפית, מסביר החוקר הראשי; אולם, הפרוק האנזימטי הוא הרבה יותר יעיל כאשר התצורה היא אמורפית, ולפיכך החוקרים נאלצו לפתח שלב של קדם-טיפול על מנת להבטיח שהחומר שבתוך המגוב יישאר בתצורתו האמורפית. “הצלחנו לייצר גלוליות (pellets) מוארכות של פוליאתילן טרפתאלט אמורפי בעלות שטח פנים גבוה לטובת מגע נרחב בין הפולימר לאנזימים”, מסביר החוקר. הגברת היציבות התרמית של האנזים מסייעת להאיץ את קצב תגובת הפרוק, אך גם לשמר את התגובה קרוב לטמפרטורת ההֶחְלֵף הזְכוּכִיתִית (glass transition temperature) של פוליאתילן טרפתאלט שהיא שבעים מעלות צלזיוס. “עובדה זו מאפשרת לנו לנצל את היתרון בהיותן של שרשראות הפולימר ניידות יותר”, אומר החוקר. אולם, פוליאתילן טרפתאלט עשוי לעבור גיבוש מחדש בטמפרטורות קרובות לזו, כך שיש לשלוט בזהירות בתנאי התגובה על מנת להמעיט ככל האפשר את היווצרותם של תהליכים מתחרים. בגמר התגובה, המונומרים הנוזליים חומצה טרפתלית וכן אתילן גליקול ניתנים להפרדה ולניקוי, ואז ניתן לשלוח אותם ישירות לייצור מחדש של הפולימר. “כמעט כל הייצור העולמי של פוליאתילן טרפתאלט עושה שימוש במונומרים אלו”, אומר החוקר. המשמעות היא שבקלות ניתן יהיה לצמד מפעל מיחזור ישירות למפעלי ייצור קיימים של פוליאתילן טרפתאלט. לאור העובדה כי האנזימים שפותחו בררניים עבור הפרוק של פוליאתילן טרפתאלט בלבד, כל כמות קטנה של פולימרים אחרים הנמצאים בתערובת המקורית, כגון פוליאמידים או פוליאולפינים, וכן כל הימצאות של חומרי צבע או תוספים, ניתנים לסינון בקלות. “זאת אומרת שאנחנו לא צריכים להשתמש בתהליכי מיון מעיקים בשלב ההתחלתי – האנזימים ייעשו זאת בעצמם,” אומר המנכ”ל.
רשיונות ייצור לחברות רבות כדי להשפיע במהירות על מידת השימוש בדלק מאובנים
“המפעל הראשון של החברה אמור להיבנות בהשקעה עצמית של החברה”, אמר המנכ”ל, אולם מעבר לכך, החברה מתכוונת לתת רישיונות ייצור לטכנולוגיה שלה לשותפי סחר בכל העולם. “אם נרצה להפחית ככל האפשר את טביעת הרגל הפחמנית ואת צריכת המים בעולם, יהיה צורך לבנות מפעלים מקומיים לטיפול בשפכים, וכן ליצור את המונומרים שבהם נעשה שימוש חוזר שוב ושוב במסגרת התעשייה המקומית”, הוא מוסיף ואומר. זו גם שאלה של קצב: “אם אנו מעוניינים להפיץ את הטכנולוגיה שלנו בעזרת ההון העצמי שלנו, באמצעות גיוס הכספים שלנו, זה ייקח עשורים. אין לנו את הזמן הזה במצבו הנוכחי של כדור הארץ – עלינו לפעול במהירות!”.
הוראות אסדרה וכן החזון של תאגידי מותגי צריכה, גם הם דוחקים לעבר כמויות גדולות יותר של מיחזור. לאיחוד האירופי יש יעד יומרני של השגת רמה של שלושים אחוזי מיחזור של כל אריזות הפלסטיק עד לשנת 2030, ואפילו יעד זה אמור להאמיר בקצב די מהיר לאחר שנת 2030. “אסדרה מסוג זה מתחילה להופיע גם בחלק ממדינות ארה”ב ואסיה” מציין המנכ”ל. “ואולי יותר חשוב מכך, תאגידי מותגי צריכה רבים מביעים התחייבויות לעמוד בתקנות מחמירות אף יותר, מבחינת אחוזי המיחזור הנדרשים והפיתוח של דרכים יעילות יותר לטיפול בשפכים. כך שגם התעשייה עצמה דוחקת נמרצות להתקדם במהירות ולמחזר יותר ויותר מוצרים”.
האנזימים של חברת ההזנק מפרקים את הפלסטיק פוליאתילן טרפתאלט למונומרים שלו: חומצה טרפתלית וכן אתילן גליקול, שהם עצמם ניתנים לשימוש ישיר במפעלים קיימים לכדי ייצור הפולימר מחדש
עוד בנושא באתר הידען:
