Et team av forskere har utviklet et nytt enzym som kan bryte ned plasttypen polyuretan, kjent fra blant annet skumputer, isolasjonsmaterialer og skosåler. Det spesielle med denne oppdagelsen er at enzymet ikke ble funnet ved tradisjonell prøving og feiling, men designet ved hjelp av kunstig intelligens. Forskningen viser hvordan nevrale nettverk – en form for maskinlæring – kan brukes til å skape biologiske løsninger på miljøproblemer som tidligere virket uløselige.

AI som verktøy for enzymdesign

Polyuretan er en av de mest brukte plasttypene i verden, med en årlig produksjon på over 22 millioner tonn. Materialet er holdbart og allsidig, men nettopp disse egenskapene gjør det også svært vanskelig å bryte ned. Tradisjonelle kjemiske metoder krever høy temperatur og fører til et komplisert avfallsprodukt som ofte må brennes. Derfor har forskere lenge vært på jakt etter en biologisk løsning – et enzym som kan bryte ned de sterke kjemiske bindingene i materialet.

Forskergruppen bak den nye studien kombinerte flere kunstig intelligens-verktøy for å finne nettopp et slikt enzym. De startet med å teste femten kjente enzymer som tidligere var rapportert å kunne angripe polyuretan, men bare tre viste svak aktivitet. Deretter brukte de nevrale nettverkene Pythia og Pythia-Pocket til å forutsi hvilke aminosyrer i et protein som sannsynligvis ville komme i kontakt med kjemikaliene de ønsket å bryte ned, og om enzymet ville være stabilt nok til å fungere under industrielle forhold. Dette ble kombinert i et nytt system kalt GRASE – en grafbasert modell som anbefaler enzymer med både høy aktivitet og stabilitet.

Et kunstig designet enzym med imponerende resultater

Ved hjelp av denne tilnærmingen klarte forskerne å designe 24 nye enzymkandidater. Hele 21 av dem viste aktivitet, og åtte fungerte bedre enn det beste naturlige enzymet som var kjent fra før. Det mest effektive enzymet hadde 30 ganger høyere aktivitet enn tidligere rekorder, og da forskerne kombinerte det med kjemikaliet diethylene glycol ved 50 °C, økte effektiviteten til hele 450 ganger. På bare tolv timer klarte enzymet å bryte ned 98 prosent av testet polyuretan, og det kunne brukes flere ganger før aktiviteten begynte å svekkes.

Dette er et bemerkelsesverdig resultat, ettersom polyuretan tradisjonelt anses som svært vanskelig å dekonstruere. Enzymet klarte dessuten å bryte materialet ned til de opprinnelige byggesteinene, som igjen kan brukes til å lage nytt polyuretan – et viktig prinsipp i en sirkulær økonomi.

Veien videre for biologisk plastgjenvinning

Selv om funnet er lovende, gjenstår det flere utfordringer før teknologien kan brukes i stor skala. Produksjon av enzymet må bli billigere, og stabiliteten må sikres over tid i industrielle prosesser. Likevel viser denne forskningen hvordan kunstig intelligens kan brukes til å løse komplekse biokjemiske problemer som tidligere har krevd år med eksperimentell testing.

Forskerne mener at metodene de har utviklet – hvor AI tar hensyn til både struktur og funksjon i proteiner – kan brukes til å skape mange nye enzymer med spesifikke egenskaper. Dette åpner døren for biologiske løsninger ikke bare på plastproblemer, men også innenfor medisin, materialforskning og miljøteknologi.

Et steg mot en grønnere fremtid

Oppdagelsen av det polyuretan-nedbrytende enzymet illustrerer kraften i å kombinere bioteknologi med kunstig intelligens. Der tradisjonell forskning ofte stopper ved begrensede naturgitte enzymer, kan AI designe nye varianter som er både mer effektive og tilpasset menneskeskapte materialer. Dersom teknologien lykkes i å skalere, kan dette bli et viktig bidrag til å redusere plastforurensning og skape en mer bærekraftig fremtid.