ساخت «پلاستیک زنده» زیست‌تخریب‌پذیر

دانشمندان دانشگاه چینی هنگ کنگ با کاشت میکروارگانیسم‌های پلاستیک‌خوار در ماده پایه، نوعی «پلاستیک زنده» ایجاد کرده‌اند که قادر به تجزیه زیستی است.

الکترودهای ساخته شده از پلاستیک موجود در بازار (ردیف بالا) نسبت به الکترودهای ساخته شده از "پلاستیک زنده" (ردیف پایین) تجزیه دشوارتری دارند. عکس: ACS

برخی از میکروارگانیسم‌ها (باکتری‌ها، قارچ‌ها) قادر به تجزیه زنجیره‌های پلیمری بلند (پلاستیک‌ها، بیوپلاستیک‌ها) با ترشح آنزیم‌های خارج سلولی خاص هستند. بر اساس این مکانیسم، دانشمندان اسپورهای باسیلوس سوبتیلیس را از نظر ژنتیکی اصلاح کردند تا آنزیم‌های تجزیه‌کننده پلاستیک تولید کنند، سپس آنها را مستقیماً به ماده پلاستیکی اصلی تلقیح کردند. این میکروارگانیسم‌ها تا زمانی که توسط یک "محلول مغذی" داغ فعال شوند، غیرفعال باقی می‌مانند و پس از آن ظرف چند روز پلاستیک را به طور کامل مصرف می‌کنند و هیچ ذره میکروپلاستیکی باقی نمی‌مانند.

این اولین باری نیست که دانشمندان از میکروارگانیسم‌ها برای تجزیه پلاستیک استفاده می‌کنند. در سال ۲۰۲۴، از پلی‌کاپرولاکتون (PCL) برای آزمایش توانایی آنزیمی که توسط میکروارگانیسم‌ها ترشح می‌شود برای تجزیه آن استفاده شد. در همین حال، در ایالات متحده، یک تیم تحقیقاتی در دانشگاه کالیفرنیا نیز یک پلاستیک TPU بسیار الاستیک حاوی هاگ‌های میکروبی ایجاد کرد که می‌تواند هنگام دفع در محل‌های دفن زباله تجزیه شود.

با این حال، نوآوری دانشمندان هنگ کنگی در دو جنبه نهفته است. اولاً، آنها به جای تکیه بر یک آنزیم واحد برای تجزیه پلیمر، سویه‌های باسیلوس سوبتیلیس را اصلاح کردند تا دو آنزیم تولید کنند که به صورت هم‌افزایی عمل می‌کنند و مکمل یکدیگر هستند. به طور خاص، یک آنزیم زنجیره‌های طولانی پلیمر را تجزیه می‌کند و ساختار اصلی آنها را مختل می‌کند، در حالی که آنزیم دیگر آنها را تجزیه می‌کند. در مقایسه با روش تک آنزیمی، رویکرد دو آنزیمی به طور قابل توجهی مؤثرتر است و تقریباً PCL را تنها در 6 روز به طور کامل تجزیه می‌کند.

نوآوری دوم در جاسازی مستقیم هاگ‌های میکروبی در ماده پلاستیکی پایه نهفته است که منجر به تولید یک محصول "پلاستیک زنده" می‌شود. این ماده جدید دارای خواص مکانیکی بادوام و انعطاف‌پذیری مشابه غشاهای PCL معمولی است. هنگامی که یک محلول مغذی به عنوان کاتالیزور در دمای 50 درجه سانتیگراد اضافه می‌شود، هاگ‌های باکتریایی را فعال کرده و فرآیند تجزیه را آغاز می‌کند.

در این آزمایش، محققان از "پلاستیک زنده" فوق‌الذکر برای ایجاد الکترودهای انعطاف‌پذیر استفاده کردند. نتایج نشان داد که محصول به طور عادی عمل می‌کند و پس از تماس با کاتالیزور، خود تجزیه می‌شود. این فرآیند دو هفته طول کشید بدون اینکه هیچ اثری از جمله ذرات میکروپلاستیک باقی بماند.

دانشمندان ضمن تأکید بر کاربردهای عملی قابل توجه این تحقیق، محدودیت نوع جدید پلاستیک را نیز اذعان می‌کنند: فرآیند تخریب آن هنوز به شرایط محیطی یا کاتالیزورها بستگی دارد. بنابراین، آنها به دنبال توسعه فعال‌کننده‌های هاگ مبتنی بر آب هستند، زیرا بیشتر زباله‌های پلاستیکی در نهایت به رودخانه‌ها، دریاچه‌ها و دریاها می‌ریزند. آنها همچنین امیدوارند که این روش جدید نه تنها برای PCL بلکه برای سایر انواع پلاستیک‌ها، به ویژه آنهایی که معمولاً برای تولید محصولات پلاستیکی یکبار مصرف استفاده می‌شوند، نیز قابل استفاده باشد.

مای کوئن (طبق گفته newatlas، انجمن شیمی آمریکا)

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