יצירת "פלסטיק חי" מתכלה

על ידי השתלת מיקרואורגניזמים אוכלי פלסטיק בחומר הבסיס, מדענים באוניברסיטה הסינית של הונג קונג יצרו סוג של "פלסטיק חי" המסוגל להתפרק ביולוגית.

אלקטרודות העשויות מפלסטיק זמין מסחרית (בשורה העליונה) קשות יותר לפירוק מאשר אלקטרודות העשויות מ"פלסטיק חי" (בשורה התחתונה). צילום: ACS

מיקרואורגניזמים מסוימים (חיידקים, פטריות) מסוגלים לפרק שרשראות פולימריות ארוכות (פלסטיק, ביופלסטיק) על ידי הפרשת אנזימים חוץ-תאיים ספציפיים. בהתבסס על מנגנון זה, מדענים שינו גנטית את נבגי Bacillus subtilis כדי לייצר אנזימים המפרקים פלסטיק, ולאחר מכן הזריקו אותם ישירות לחומר הפלסטי המקורי. מיקרואורגניזמים אלה יישארו רדומים עד שיופעלו על ידי "תמיסת תזונה" חמה, ולאחר מכן הם יכלו לחלוטין את הפלסטיק תוך מספר ימים, מבלי להשאיר אחריהם חלקיקי מיקרופלסטיק.

זו לא הפעם הראשונה שמדענים משתמשים במיקרואורגניזמים כדי לפרק פלסטיק. בשנת 2024, נעשה שימוש בפוליקפרולקטון (PCL) כדי לבחון את יכולתו של אנזים המופרש על ידי מיקרואורגניזמים לפרק אותו. בינתיים, בארה"ב, צוות מחקר מאוניברסיטת קליפורניה יצר גם פלסטיק TPU אלסטי במיוחד המכיל נבגים מיקרוביאליים שיכולים להתפרק כאשר הם מושלכים למטמנות.

עם זאת, החדשנות של מדעני הונג קונג טמונה בשני היבטים. ראשית, במקום להסתמך על אנזים יחיד לפירוק הפולימר, הם שינו זני Bacillus subtilis כדי לייצר שני אנזימים הפועלים בסינרגיה ומשלימים זה את זה. באופן ספציפי, אנזים אחד מפרק את שרשראות הפולימר הארוכות, ומשבש את המבנה המקורי שלהן, בעוד שהאנזים השני מפרק אותן. בהשוואה לשיטת האנזים היחיד, גישת האנזים הכפול יעילה משמעותית יותר, ומפרקת כמעט לחלוטין PCL תוך 6 ימים בלבד.

החידוש השני טמון בהטמעה ישירה של נבגים מיקרוביאליים בחומר הפלסטי הבסיסי, וכתוצאה מכך נוצר מוצר "פלסטיק חי". לחומר חדש זה תכונות מכניות עמידות וגמישות הדומות לממברנות PCL קונבנציונליות. כאשר מוסיפים תמיסת הזנה כזרז בטמפרטורה של 50 מעלות צלזיוס, היא מפעילה את נבגי החיידקים, ומתחילה את תהליך הפירוק.

בניסוי, חוקרים השתמשו ב"פלסטיק החי" שהוזכר לעיל כדי ליצור אלקטרודות גמישות. התוצאות הראו שהמוצר פעל כרגיל והתפרק מעצמו במגע עם זרז. תהליך זה ארך שבועיים מבלי להשאיר עקבות, כולל חלקיקי מיקרופלסטיק.

תוך הדגשת היישומים המעשיים המשמעותיים של מחקר זה, המדענים מכירים במגבלות של סוג הפלסטיק החדש: תהליך הפירוק שלו עדיין תלוי בתנאי סביבה או בזרזים. לכן, הם מבקשים לפתח מפעילי נבגים על בסיס מים, שכן רוב פסולת הפלסטיק מגיעה בסופו של דבר לנהרות, אגמים וים. הם גם מקווים שניתן יהיה ליישם את השיטה החדשה לא רק על PCL אלא גם על סוגים אחרים של פלסטיק, במיוחד אלו המשמשים בדרך כלל לייצור מוצרי פלסטיק חד פעמיים.

מאי קוון (על פי newatlas, האגודה האמריקאית לכימיה)

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