Vědci z Harvardu zjistili, že soli, jako je bromid lithný, rozkládají pevné bílkoviny, včetně keratinu. Tento revoluční objev otevírá cestu k čistšímu a udržitelnějšímu způsobu zpracování vlny, peří a vlasů. Tyto materiály bude možné přeměnit na cenné suroviny, které nahradí plast.
Vědci z Harvardu zjistili, že soli, jako je bromid lithný, rozkládají pevné bílkoviny, včetně keratinu.
Chemici z Northwestern University v Illinois v USA jsou přesvědčeni, že jejich objev revolučně změní zpracování plastů ve světě. Vyvinuli katalyzátor, který výrazně usnadňuje recyklaci plastů, zejména těch nejškodlivějších, jednorázových. Jsou si svým úspěchem tak jisti, že podle nich to může dokonce znamenat konec třídění plastů.
Nyní přicházejí další dobré zprávy ze Spojených států. Vědci z Harvardské školy inženýrství a aplikovaných věd Johna A. Paulsona objevili mechanismus, díky kterému některé solné sloučeniny rozkládají bílkovinné odpady, jako je vlna a peří. To umožňuje zmírnit a zefektivnit proces zpracování bílkovin.
Složitý upcyklace bílkovin
Málokdo ví, že textilní a masný průmysl každoročně produkují miliardy tun odpadu v podobě peří, vlny a vlasů. Všechny tyto materiály jsou bohaté na keratin – pevnou vláknitou bílkovinu, která se nachází hlavně ve vlasech, kůži a nehtech.
Přeměna všech těchto živočišných odpadů na užitečné produkty – od obvazů na rány po ekologicky čisté textilní výrobky – by byla prospěšná pro životní prostředí a přispěla by k rozvoji nových, udržitelných průmyslových odvětví. Zpracování bílkovin je však velmi složitý proces. Rozklad, tj. denaturace bílkovin na jejich složky, obvykle vyžaduje použití agresivních chemikálií ve velkých, životní prostředí znečišťujících podnicích. Tento problém existoval až dosud.
Sůl revolucionalizuje zpracování odpadu?
Výsledek výzkumu je důsledkem mnohaletého výzkumu denaturace a keratinu.
Mysleli jsme si, že může existovat rozpor mezi současnými znalostmi o působení denaturace a tím, co jsme pozorovali
řekl Ichong Wang, student chemie a spoluautor studie.
Tým pod vedením Kita Parkera, profesora bioinženýrství a aplikované fyziky rodiny Tarr v SEAS, spojil experimenty a molekulární simulace, aby lépe porozuměl mechanismům, pomocí kterých soli způsobují vývoj bílkovin. Ukázali, že roztok koncentrovaného bromidu lithného (sůl) interaguje s molekulami bílkovin (včetně keratinu) zcela neočekávaným způsobem. Nevazuje se přímo na bílkoviny, ale mění strukturu molekul vody, které ho obklopují. Tím vytváří prostředí příznivější pro vývoj bílkovin.
To umožnilo vědcům vyvinout jemnější a vyváženější proces extrakce keratinu, který by umožňoval snadné oddělení bílkoviny od roztoku bez použití silných chemikálií.
Výzkum keratinu – začátek revoluce v oblasti zpracování odpadů
Ukázalo se, že keratin extrahovaný z bromidu lithného může tvořit husté, tvarovatelné gely. Ty se zase snadno oddělí od okolního roztoku a téměř okamžitě po opětovném vložení do vody ztuhnou.
Aby tuto otázku prozkoumali podrobněji, obrátil se tým na laboratoř profesora Eugena Shahnoviche z Fakulty chemie a chemické biologie, který se specializuje na biofyziku bílkovin. Molekulární dynamické simulace jim umožnily pozorovat, že bromované sloučeniny lithia nepůsobily na bílkoviny, ale na vodu, která je obklopovala.
Ukázalo se, že ionty bromidu lithia způsobují, že se molekuly vody přesouvají do dvou různých skupin – normální vody a molekul vody zadržovaných ionty soli. S poklesem objemu normální vody se proteiny začínají vyvíjet v důsledku termodynamického posunu v prostředí, a nerozpadají se přímo, jako u jiných metod denaturace.
Nová éra v zpracování odpadů?
Výsledky výzkumu amerických vědců jsou slibné. Lepší pochopení a vývoj méně energeticky náročných metod extrakce bílkovin může otevřít nové možnosti pro průmysl zpracování bílkovin.
