Biológiailag lebomló „élő műanyag” létrehozása

A kereskedelmi forgalomban kapható műanyagból készült elektródák (felső sor) nehezebben bomlanak le, mint az „élő műanyagból” készült elektródák (alsó sor). Fotó: ACS

Egyes mikroorganizmusok (baktériumok, gombák) képesek lebontani a hosszú polimer láncokat (műanyagokat, bioműanyagokat) specifikus extracelluláris enzimek kiválasztásával. Ezen mechanizmus alapján a tudósok genetikailag módosították a Bacillus subtilis spóráit, hogy műanyagot lebontó enzimeket termeljenek, majd közvetlenül beoltották azokat az eredeti műanyagba. Ezek a mikroorganizmusok nyugalmi állapotban maradnak, amíg egy forró "tápoldat" nem aktiválja őket, ezt követően néhány napon belül teljesen elfogyasztják a műanyagot, és nem hagynak maguk után mikroműanyag-részecskéket.

Ez nem az első alkalom, hogy a tudósok mikroorganizmusokat használnak a műanyag lebontására. 2024-ben polikaprolaktont (PCL) használtak egy mikroorganizmusok által kiválasztott enzim lebontási képességének tesztelésére. Eközben az Egyesült Államokban a Kaliforniai Egyetem kutatócsoportja egy rendkívül rugalmas TPU műanyagot is létrehozott, amely mikrobiális spórákat tartalmaz, és amelyek lebomlanak, ha hulladéklerakókban helyezik el.

A hongkongi tudósok innovációja azonban két aspektusban rejlik. Először is, ahelyett, hogy egyetlen enzimre hagyatkoztak volna a polimer lebontásában, módosították a Bacillus subtilis törzseket, hogy két enzimet termeljenek, amelyek szinergikusan működnek és kiegészítik egymást. Konkrétan az egyik enzim lebontja a hosszú polimer láncokat, megzavarva azok eredeti szerkezetét, míg a másik enzim lebontja azokat. Az egyetlen enzimet alkalmazó módszerhez képest a kettős enzimes megközelítés lényegesen hatékonyabb, szinte teljesen lebontja a PCL-t mindössze 6 nap alatt.

A második innováció a mikrobiális spórák közvetlen beágyazásában rejlik az alapanyagba, ami egy „élő műanyag” terméket eredményez. Ez az új anyag tartós és rugalmas mechanikai tulajdonságokkal rendelkezik, hasonlóan a hagyományos PCL membránokhoz. Amikor 50°C-on katalizátorként tápoldatot adnak hozzá, az aktiválja a baktériumspórákat, megindítva a bomlási folyamatot.

A kísérletben a kutatók a fent említett „élő műanyagot” használták rugalmas elektródák létrehozására. Az eredmények azt mutatták, hogy a termék normálisan működött, és katalizátorral érintkezve magától lebomlott. Ez a folyamat két hétig tartott anélkül, hogy bármilyen nyomot hagyott volna, beleértve a mikroműanyag-részecskéket is.

Miközben hangsúlyozzák a kutatás jelentős gyakorlati alkalmazásait, a tudósok elismerik az új típusú műanyag korlátait: lebomlási folyamata továbbra is a környezeti feltételektől vagy katalizátoroktól függ. Ezért víz alapú spóraaktivátorok fejlesztésére törekszenek, mivel a legtöbb műanyaghulladék végül folyókba, tavakba és tengerbe kerül. Azt is remélik, hogy az új módszer nemcsak a PCL-re, hanem más típusú műanyagokra is alkalmazható lesz, különösen azokra, amelyeket általában eldobható műanyag termékek előállításához használnak.

MAI QUEN (A Newatlas és az Amerikai Kémiai Társaság szerint)

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