Δημιουργία βιοδιασπώμενου «ζωντανού πλαστικού»

Εμφυτεύοντας μικροοργανισμούς που τρώνε πλαστικό στο βασικό υλικό, επιστήμονες στο Κινεζικό Πανεπιστήμιο του Χονγκ Κονγκ δημιούργησαν ένα είδος «ζωντανού πλαστικού» που είναι ικανό να βιοδιασπάται.

Τα ηλεκτρόδια που κατασκευάζονται από εμπορικά διαθέσιμο πλαστικό (πάνω σειρά) είναι πιο δύσκολο να αποσυντεθούν από τα ηλεκτρόδια που κατασκευάζονται από «ζωντανό πλαστικό» (κάτω σειρά). Φωτογραφία: ACS

Ορισμένοι μικροοργανισμοί (βακτήρια, μύκητες) είναι ικανοί να διασπούν μακριές πολυμερικές αλυσίδες (πλαστικά, βιοπλαστικά) εκκρίνοντας συγκεκριμένα εξωκυτταρικά ένζυμα. Με βάση αυτόν τον μηχανισμό, οι επιστήμονες τροποποίησαν γενετικά τα σπόρια του Bacillus subtilis για να παράγουν ένζυμα που αποικοδομούν το πλαστικό και στη συνέχεια τα εμβολίασαν απευθείας στο αρχικό πλαστικό υλικό. Αυτοί οι μικροοργανισμοί θα παραμείνουν αδρανείς μέχρι να ενεργοποιηθούν από ένα θερμό «θρεπτικό διάλυμα», μετά το οποίο θα καταναλώσουν πλήρως το πλαστικό μέσα σε λίγες ημέρες, χωρίς να αφήσουν πίσω τους μικροπλαστικά σωματίδια.

Δεν είναι η πρώτη φορά που οι επιστήμονες χρησιμοποιούν μικροοργανισμούς για τη διάσπαση του πλαστικού. Το 2024, η πολυκαπρολακτόνη (PCL) χρησιμοποιήθηκε για να ελεγχθεί η ικανότητα ενός ενζύμου που εκκρίνεται από μικροοργανισμούς να το αποσυνθέτει. Εν τω μεταξύ, στις ΗΠΑ, μια ερευνητική ομάδα στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια δημιούργησε επίσης ένα εξαιρετικά ελαστικό πλαστικό TPU που περιέχει μικροβιακά σπόρια που μπορούν να αποσυντεθούν όταν απορρίπτονται σε χώρους υγειονομικής ταφής.

Ωστόσο, η καινοτομία των επιστημόνων από το Χονγκ Κονγκ έγκειται σε δύο πτυχές. Πρώτον, αντί να βασίζονται σε ένα μόνο ένζυμο για τη διάσπαση του πολυμερούς, τροποποίησαν στελέχη Bacillus subtilis για να παράγουν δύο ένζυμα που λειτουργούν σε συνέργεια και αλληλοσυμπληρώνονται. Συγκεκριμένα, το ένα ένζυμο διασπά τις μακριές αλυσίδες πολυμερών, διαταράσσοντας την αρχική τους δομή, ενώ το άλλο ένζυμο τις διασπά. Σε σύγκριση με τη μέθοδο του ενός ενζύμου, η προσέγγιση του διπλού ενζύμου είναι σημαντικά πιο αποτελεσματική, διασπώντας σχεδόν πλήρως το PCL σε μόλις 6 ημέρες.

Η δεύτερη καινοτομία έγκειται στην άμεση ενσωμάτωση μικροβιακών σπορίων στο βασικό πλαστικό υλικό, με αποτέλεσμα ένα «ζωντανό πλαστικό» προϊόν. Αυτό το νέο υλικό διαθέτει ανθεκτικές και ευέλικτες μηχανικές ιδιότητες παρόμοιες με τις συμβατικές μεμβράνες PCL. Όταν ένα θρεπτικό διάλυμα προστίθεται ως καταλύτης στους 50°C, ενεργοποιεί τα βακτηριακά σπόρια, ξεκινώντας τη διαδικασία αποσύνθεσης.

Στο πείραμα, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν το προαναφερθέν «ζωντανό πλαστικό» για να δημιουργήσουν εύκαμπτα ηλεκτρόδια. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι το προϊόν λειτουργούσε κανονικά και αυτοδιασπόταν κατά την επαφή με έναν καταλύτη. Αυτή η διαδικασία διήρκεσε δύο εβδομάδες χωρίς να αφήσει κανένα ίχνος, συμπεριλαμβανομένων των μικροπλαστικών σωματιδίων.

Ενώ δίνουν έμφαση στις σημαντικές πρακτικές εφαρμογές αυτής της έρευνας, οι επιστήμονες αναγνωρίζουν τον περιορισμό του νέου τύπου πλαστικού: η διαδικασία αποικοδόμησης του εξακολουθεί να εξαρτάται από τις περιβαλλοντικές συνθήκες ή τους καταλύτες. Ως εκ τούτου, επιδιώκουν να αναπτύξουν ενεργοποιητές σπορίων με βάση το νερό, καθώς τα περισσότερα πλαστικά απόβλητα καταλήγουν τελικά σε ποτάμια, λίμνες και θάλασσα. Ελπίζουν επίσης ότι η νέα μέθοδος μπορεί να εφαρμοστεί όχι μόνο στο PCL αλλά και σε άλλους τύπους πλαστικών, ειδικά σε αυτούς που χρησιμοποιούνται συνήθως για τη δημιουργία πλαστικών προϊόντων μιας χρήσης.

MAI QUEN (Σύμφωνα με την newatlas, Αμερικανική Χημική Εταιρεία)

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