Å lage biologisk nedbrytbar «levende plast»

Ved å implantere plastspisende mikroorganismer i basismaterialet har forskere ved det kinesiske universitetet i Hong Kong laget en type «levende plast» som er i stand til å brytes ned biologisk.

Elektroder laget av kommersielt tilgjengelig plast (øverste rad) er vanskeligere å dekomponere enn elektroder laget av «levende plast» (nederste rad). Foto: ACS

Noen mikroorganismer (bakterier, sopp) er i stand til å bryte ned lange polymerkjeder (plast, bioplast) ved å skille ut spesifikke ekstracellulære enzymer. Basert på denne mekanismen har forskere genetisk modifisert Bacillus subtilis-sporer for å produsere plastnedbrytende enzymer, og deretter inokulert dem direkte i det opprinnelige plastmaterialet. Disse mikroorganismene vil forbli sovende inntil de aktiveres av en varm "næringsløsning", hvoretter de vil forbruke plasten fullstendig i løpet av få dager, og ikke etterlate noen mikroplastpartikler.

Dette er ikke første gang forskere har brukt mikroorganismer til å bryte ned plast. I 2024 ble polykaprolakton (PCL) brukt til å teste evnen til et enzym som skilles ut av mikroorganismer til å bryte det ned. I USA har et forskerteam ved University of California også laget en svært elastisk TPU-plast som inneholder mikrobielle sporer som kan brytes ned når de kastes på søppelfyllinger.

Innovasjonen til Hong Kong-forskerne ligger imidlertid i to aspekter. For det første, i stedet for å stole på et enkelt enzym for å bryte ned polymeren, modifiserte de Bacillus subtilis-stammer for å produsere to enzymer som fungerer i synergi og komplementerer hverandre. Mer spesifikt bryter ett enzym ned de lange polymerkjedene, og forstyrrer deres opprinnelige struktur, mens det andre enzymet bryter dem ned. Sammenlignet med enkeltenzymmetoden er dobbeltenzymmetoden betydelig mer effektiv, og bryter nesten fullstendig ned PCL på bare 6 dager.

Den andre innovasjonen ligger i den direkte innlemmelsen av mikrobielle sporer i basisplastmaterialet, noe som resulterer i et «levende plast»-produkt. Dette nye materialet har slitesterke og fleksible mekaniske egenskaper som ligner på konvensjonelle PCL-membraner. Når en næringsløsning tilsettes som katalysator ved 50 °C, aktiverer den bakteriesporene og starter nedbrytningsprosessen.

I eksperimentet brukte forskerne den nevnte «levende plasten» til å lage fleksible elektroder. Resultatene viste at produktet fungerte normalt og selvdekomponerte ved kontakt med en katalysator. Denne prosessen tok to uker uten å etterlate spor, inkludert mikroplastpartikler.

Selv om forskerne understreker de betydelige praktiske anvendelsene av denne forskningen, erkjenner de begrensningene til den nye typen plast: nedbrytningsprosessen avhenger fortsatt av miljøforhold eller katalysatorer. Derfor søker de å utvikle vannbaserte sporeaktivatorer, ettersom mesteparten av plastavfallet til slutt ender opp i elver, innsjøer og havet. De håper også at den nye metoden kan brukes ikke bare på PCL, men også på andre typer plast, spesielt de som vanligvis brukes til å lage engangsplastprodukter.

MAI QUEN (Ifølge newatlas, American Chemical Society)

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