Группа исследователей из Китая использовала искусственный интеллект для поиска фермента, способного разрушать чрезвычайно прочные связи полиуретана (ПУ). Этот пластик представляет собой глобальную проблему. В 2024 году было произведено около 22 миллионов тонн этого материала. Он содержится практически во всех пенопластах, от мягкой мебели и изоляционных панелей до подошв обуви. Поскольку это термореактивный пластик, который не плавится при нагревании, а разлагается, он считается чрезвычайно трудно перерабатываемым. В настоящее время отходы в основном сжигаются или оказываются на свалках.

Исследователи представили свои результаты в журнале Science. Ключ к успеху кроется в так называемом химико-ферментативном процессе. Он сочетает существующий промышленный процесс гликолиза с высокоэффективным биокатализатором.

Для этого процесса глюколиза обычно требуется химический диэтиленгликоль, но при высоких температурах. Новый фермент, называемый AbPURase, функционирует в этой смеси при умеренной температуре 50 °C. В этих условиях он более чем в 450 раз активнее любого ранее известного природного фермента. В ходе испытаний эта смесь смогла разрушить более 95% пенополиуретана за восемь-двенадцать часов.

Однако ключевым результатом стало то, что пена не просто разлагается, а распадается на исходные химические строительные блоки – мономеры. Эти мономеры можно использовать повторно для производства нового высококачественного полиуретана. Сам фермент остаётся достаточно стабильным, чтобы его можно было использовать многократно.

Для создания AbPURase команда разработала специальную ИИ-платформу под названием GRASE (Graph Neural Network-Based Recommendation of Active and Stable enzymes). Это графеновая нейронная сеть (GNN). Как сообщает Ars Technica, разработка выходит за рамки  простого лабораторного эксперимента. Аналогичные подходы к ферментативной переработке, хотя и ориентированные на ПЭТ, уже успешно лицензированы.

Тем не менее, это не готовое промышленное решение. Остаются открытыми вопросы относительно стоимости крупномасштабного биотехнологического производства фермента и его точного срока службы в условиях реальной утилизации отходов.