視頻截圖（via SCI Tech Daily）

該校 McKetta 化學(xué)工程系教授 Hal Alper 表示：“在眾所周知的廢棄物管理行業(yè)之外，還有許多領(lǐng)域都可受益于這種先進(jìn)的回收處理過(guò)程。通過(guò)更可持續(xù)的‘食塑酶’工藝，我們甚至可以開(kāi)始構(gòu)想真正的分子級(jí)循環(huán)塑料經(jīng)濟(jì)”。

換言之，這項(xiàng)技術(shù)有助于解決世界上最大的環(huán)境問(wèn)題之一 —— 如何處理堆積在垃圾填埋場(chǎng)、并污染大自然水土的數(shù)十億噸塑料垃圾？

而這種酶正好可以促進(jìn)大規(guī)模的回收利用，使得主要行業(yè)能夠通過(guò)在分子水平上回收和再利用塑料，來(lái)減少此類廢棄物對(duì)環(huán)境的影響。

“食塑酶”有望在數(shù)小時(shí)至幾天內(nèi)，分解掉大自然需要幾個(gè)世紀(jì)才能降解的塑料。

目前這項(xiàng)研究的重點(diǎn)是具有熱塑性的聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯（簡(jiǎn)稱 PET）—— 這種材料在食物飲料等各種消費(fèi)品包裝（以及某些纖維和紡織品）上得到了廣泛的應(yīng)用 —— 占全球總廢棄物的 12% 左右。

具體說(shuō)來(lái)是，這種酶能夠完成一個(gè)高效的“循環(huán)過(guò)程”—— 將塑料分解成更小的部分（解聚）—— 然后以化學(xué)方式將其重新組合到一起（再聚合）。某些情況下，這些塑料廢棄物可在短短 24 小時(shí)內(nèi)完全分解成單體。

值得一提的是，Cockrell 工程學(xué)院與自然科學(xué)學(xué)院的研究人員，借助機(jī)器學(xué)習(xí)（ML）模型對(duì)一種名為 PETase 的天然酶的新變種展開(kāi)了深入研究。

Engineering Enzymes to Reduce Plastic Waste - UT Austin（via）

機(jī)器學(xué)習(xí)模型預(yù)測(cè)了這些酶中的哪些突變，有助于實(shí)現(xiàn)在低溫下快速“解聚”消費(fèi)后的塑料廢棄物。通過(guò)該過(guò)程，該團(tuán)隊(duì)就 51 種不同的塑料容器、五種不同的聚酯纖維和織物、以及完全由 PET 制成的水瓶進(jìn)行了驗(yàn)證。

結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在低于 50℃ 的溫度下，這種 FAST-LETase 酶仍具有相當(dāng)高效的解聚能力，意味著它能夠在工業(yè)上得到大規(guī)模運(yùn)用、且成本效益也相當(dāng)出眾。

帶領(lǐng)機(jī)器模型開(kāi)發(fā)的 UT Austin 系統(tǒng)與合成生物學(xué)中心教授 Andrew Ellington 表示：“從合成生物學(xué)、到化學(xué)、以及人工智能，這項(xiàng)工作切實(shí)展示了將不同學(xué)科結(jié)合到一起的威力”。

有關(guān)這項(xiàng)研究的詳情，已經(jīng)發(fā)表在 2022 年 4 月 27 日正式出版的《自然》（Nature）期刊上。

原標(biāo)題為《Machine learning-aided engineering of hydrolases for PET depolymerization》。