Mencipta "plastik hidup" yang boleh terbiodegradasi

Elektrod yang diperbuat daripada plastik yang tersedia secara komersial (baris atas) lebih sukar untuk diuraikan berbanding elektrod yang diperbuat daripada "plastik hidup" (baris bawah). Foto: ACS

Sesetengah mikroorganisma (bakteria, kulat) mampu memecahkan rantai polimer panjang (plastik, bioplastik) dengan merembeskan enzim ekstraselular tertentu. Berdasarkan mekanisme ini, saintis telah mengubah suai spora Bacillus subtilis secara genetik untuk menghasilkan enzim pengurai plastik, kemudian menyuntiknya secara langsung ke dalam bahan plastik asal. Mikroorganisma ini akan kekal tidak aktif sehingga diaktifkan oleh "larutan nutrien" yang panas, selepas itu ia akan memakan plastik sepenuhnya dalam masa beberapa hari, tanpa meninggalkan zarah mikroplastik.

Ini bukan kali pertama saintis menggunakan mikroorganisma untuk menguraikan plastik. Pada tahun 2024, polikaprolakton (PCL) telah digunakan untuk menguji keupayaan enzim yang dirembeskan oleh mikroorganisma untuk menguraikannya. Sementara itu, di AS, satu pasukan penyelidikan di Universiti California juga mencipta plastik TPU yang sangat elastik yang mengandungi spora mikrob yang boleh terurai apabila dibuang di tapak pelupusan sampah.

Walau bagaimanapun, inovasi saintis Hong Kong terletak pada dua aspek. Pertama, daripada bergantung pada satu enzim untuk memecahkan polimer, mereka mengubah suai strain Bacillus subtilis untuk menghasilkan dua enzim yang berfungsi secara sinergi dan saling melengkapi. Secara khususnya, satu enzim memecahkan rantai polimer yang panjang, mengganggu struktur asalnya, manakala enzim yang lain memecahkannya. Berbanding dengan kaedah enzim tunggal, pendekatan dwi-enzim jauh lebih berkesan, hampir memecahkan PCL sepenuhnya dalam masa 6 hari sahaja.

Inovasi kedua terletak pada pembenaman langsung spora mikrob ke dalam bahan plastik asas, menghasilkan produk "plastik hidup". Bahan baharu ini mempunyai sifat mekanikal yang tahan lama dan fleksibel yang serupa dengan membran PCL konvensional. Apabila larutan nutrien ditambah sebagai pemangkin pada suhu 50°C, ia mengaktifkan spora bakteria, lalu memulakan proses penguraian.

Dalam eksperimen tersebut, para penyelidik menggunakan "plastik hidup" yang dinyatakan di atas untuk mencipta elektrod fleksibel. Keputusan menunjukkan bahawa produk tersebut berfungsi secara normal dan terurai sendiri apabila bersentuhan dengan pemangkin. Proses ini mengambil masa dua minggu tanpa meninggalkan sebarang kesan, termasuk zarah mikroplastik.

Sambil menekankan aplikasi praktikal yang penting dalam penyelidikan ini, para saintis mengakui batasan jenis plastik baharu ini: proses degradasinya masih bergantung pada keadaan persekitaran atau pemangkin. Oleh itu, mereka sedang berusaha untuk membangunkan pengaktif spora berasaskan air, kerana kebanyakan sisa plastik akhirnya berakhir di sungai, tasik dan laut. Mereka juga berharap kaedah baharu ini dapat digunakan bukan sahaja untuk PCL tetapi juga untuk jenis plastik lain, terutamanya yang biasa digunakan untuk menghasilkan produk plastik pakai buang.

MAI QUEN (Menurut newatlas, Persatuan Kimia Amerika)

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