Проблема переработки полиуретана
Переработка пластиковых отходов является одной из наиболее актуальных экологических проблем современности. Полиуретан, широко используемый в упаковке, одежде, обуви и многих других сферах, представляет особую сложность. В 2024 году мировое производство полиуретана составило 22 млн тонн, но его разложение на составляющие химические вещества оставалось нерешенной задачей.
Традиционные методы переработки полиуретана
Ранее полиуретан либо сжигался как токсичные отходы, либо частично разлагался при нагреве в присутствии диэтиленгликоля. Однако базовые компоненты для повторного использования из полученной смеси выделить не удавалось.
Применение ИИ для поиска фермента
Международная группа ученых применила современные инструменты ИИ для анализа белков (ферментов) с целью найти лучший фермент для разложения полиуретана. Они изучили работы коллег и отобрали 15 наиболее перспективных кандидатов, которые могли бы работать в присутствии диэтиленгликоля при нагреве.
Разработка платформы GRAS
После адаптации нейронных сетей Pythia-Pocket и Pythia, ученые создали платформу GRAS, которая оказалась наиболее эффективной в поиске ферментов. GRAS представил 24 кандидата, 21 из которых подтвердил свою активность в экспериментах, а 8 оказались в 30 раз лучше природных белков.
Результаты исследования
Один из ферментов, предсказанных GRAS, в присутствии диэтиленгликоля и при нагреве до 50 °C, превзошел природный фермент в 450 раз, разложив полиуретан до базовых химических элементов на 98% за 12 часов. При переработке килограмма полиуретана было переработано 95% пластика, а устойчивость фермента позволила использовать его три раза без разрушения.
Перспективы использования ИИ в экологии
Алгоритм GRAS способен предсказать белки для разложения других видов пластика, что открывает путь к полной утилизации пластика и повторному использованию составляющих его химических веществ. Это доказывает, что ИИ является не просто потребителем энергии, а партнером и помощником в решении экологических проблем.
Заключение
Исследование международной группы ученых демонстрирует потенциал использования ИИ в поиске решений для экологических проблем. Открытие фермента для переработки полиуретана является важным шагом на пути к созданию более устойчивой и экологически чистой технологии переработки plastics.
RU 
EN