ابتكار "بلاستيك حي" قابل للتحلل الحيوي

من خلال زرع الكائنات الحية الدقيقة التي تأكل البلاستيك في المادة الأساسية، ابتكر العلماء في الجامعة الصينية في هونغ كونغ نوعًا من "البلاستيك الحي" القادر على التحلل البيولوجي.

الأقطاب الكهربائية المصنوعة من البلاستيك المتوفر تجاريًا (الصف العلوي) أصعب في التحلل من الأقطاب الكهربائية المصنوعة من "البلاستيك الحي" (الصف السفلي). الصورة: ACS

تستطيع بعض الكائنات الدقيقة (البكتيريا والفطريات) تحليل سلاسل البوليمرات الطويلة (البلاستيك، والبلاستيك الحيوي) عن طريق إفراز إنزيمات خارجية محددة. وبناءً على هذه الآلية، قام العلماء بتعديل جراثيم بكتيريا العصوية الرقيقة وراثيًا لإنتاج إنزيمات محللة للبلاستيك، ثم قاموا بتلقيحها مباشرةً في مادة البلاستيك الأصلية. وستبقى هذه الكائنات الدقيقة كامنة حتى يتم تنشيطها بواسطة "محلول مغذٍ" ساخن، وبعد ذلك ستستهلك البلاستيك بالكامل في غضون أيام قليلة، دون أن تترك أي جزيئات بلاستيكية دقيقة.

ليست هذه المرة الأولى التي يستخدم فيها العلماء الكائنات الدقيقة لتحليل البلاستيك. ففي عام 2024، استُخدم البولي كابرولاكتون (PCL) لاختبار قدرة إنزيم تفرزه الكائنات الدقيقة على تحليله. وفي الوقت نفسه، في الولايات المتحدة، ابتكر فريق بحثي في ​​جامعة كاليفورنيا بلاستيكًا عالي المرونة من مادة البولي يوريثين الحراري (TPU) يحتوي على جراثيم ميكروبية قابلة للتحلل عند التخلص منها في مكبات النفايات.

لكن ابتكار علماء هونغ كونغ يكمن في جانبين. أولًا، بدلًا من الاعتماد على إنزيم واحد لتحليل البوليمر، قاموا بتعديل سلالات بكتيريا Bacillus subtilis لإنتاج إنزيمين يعملان بتناغم ويكملان بعضهما البعض. تحديدًا، يقوم أحد الإنزيمين بتحليل سلاسل البوليمر الطويلة، مُعطِّلًا بنيتها الأصلية، بينما يقوم الإنزيم الآخر بتحليلها. وبالمقارنة مع طريقة الإنزيم الواحد، فإن طريقة الإنزيمين أكثر فعالية بشكل ملحوظ، إذ تُحلِّل مادة PCL بشكل شبه كامل في غضون ستة أيام فقط.

يتمثل الابتكار الثاني في دمج الأبواغ الميكروبية مباشرةً في المادة البلاستيكية الأساسية، مما ينتج عنه منتج "بلاستيكي حي". تتميز هذه المادة الجديدة بخصائص ميكانيكية متينة ومرنة مماثلة لأغشية البولي كابرولاكتون التقليدية. عند إضافة محلول مغذٍ كمحفز عند درجة حرارة 50 درجة مئوية، يتم تنشيط الأبواغ البكتيرية، مما يؤدي إلى بدء عملية التحلل.

في التجربة، استخدم الباحثون "البلاستيك الحي" المذكور آنفاً لصنع أقطاب كهربائية مرنة. وأظهرت النتائج أن المنتج عمل بشكل طبيعي وتحلل ذاتياً عند ملامسته لمادة محفزة. استغرقت هذه العملية أسبوعين دون أن تترك أي أثر، بما في ذلك جزيئات البلاستيك الدقيقة.

مع التأكيد على التطبيقات العملية الهامة لهذا البحث، يُقرّ العلماء بمحدودية هذا النوع الجديد من البلاستيك، إذ لا تزال عملية تحلله تعتمد على الظروف البيئية أو عوامل محفزة. لذا، يسعون إلى تطوير مُنشّطات جراثيم مائية، لأن معظم النفايات البلاستيكية ينتهي بها المطاف في الأنهار والبحيرات والبحار. كما يأملون أن تُطبّق هذه الطريقة الجديدة ليس فقط على مادة البولي كابرولاكتون (PCL)، بل على أنواع أخرى من البلاستيك، لا سيما تلك الشائعة الاستخدام في صناعة المنتجات البلاستيكية ذات الاستخدام الواحد.

ماي كوين (وفقًا لـ newatlas، الجمعية الكيميائية الأمريكية)

المصدر: https://baocantho.com.vn/tao-ra-nhua-song-tu-phan-huy-sinh-hoc-a204604.html