Biyolojik olarak parçalanabilen "yaşayan plastik" üretmek

Piyasada bulunan plastikten yapılan elektrotlar (üst sıra), "canlı plastikten" yapılan elektrotlara (alt sıra) göre daha zor parçalanır. Fotoğraf: ACS

Bazı mikroorganizmalar (bakteriler, mantarlar), salgıladıkları özel hücre dışı enzimler sayesinde uzun polimer zincirlerini (plastikler, biyoplastikler) parçalayabilirler. Bu mekanizmaya dayanarak, bilim insanları Bacillus subtilis sporlarını plastik parçalayan enzimler üretecek şekilde genetik olarak değiştirdiler ve ardından bunları doğrudan orijinal plastik malzemeye aşıladılar. Bu mikroorganizmalar, sıcak bir "besin çözeltisi" ile aktive edilene kadar uykuda kalacak ve ardından birkaç gün içinde plastiği tamamen tüketerek geride hiçbir mikroplastik parçacık bırakmayacaklardır.

Bilim insanlarının plastiği parçalamak için mikroorganizmalardan yararlanması ilk kez olmuyor. 2024 yılında, mikroorganizmalar tarafından salgılanan bir enzimin polikaprolaktonu (PCL) parçalama yeteneğini test etmek için PCL kullanılmıştı. Bu arada, ABD'de, Kaliforniya Üniversitesi'ndeki bir araştırma ekibi de, çöplüklerde bertaraf edildiğinde parçalanabilen mikrobiyal sporlar içeren oldukça elastik bir TPU plastiği üretti.

Ancak Hong Konglu bilim insanlarının yeniliği iki açıdan öne çıkıyor. Birincisi, polimeri parçalamak için tek bir enzime güvenmek yerine, sinerji içinde çalışan ve birbirini tamamlayan iki enzim üretecek şekilde Bacillus subtilis suşlarını modifiye ettiler. Spesifik olarak, bir enzim uzun polimer zincirlerini parçalayarak orijinal yapılarını bozarken, diğer enzim de onları parçalıyor. Tek enzim yöntemine kıyasla, çift enzim yaklaşımı önemli ölçüde daha etkili olup, PCL'yi sadece 6 günde neredeyse tamamen parçalıyor.

İkinci yenilik ise mikrobiyal sporların doğrudan temel plastik malzemeye yerleştirilmesiyle elde edilen "canlı plastik" üründür. Bu yeni malzeme, geleneksel PCL membranlarına benzer dayanıklı ve esnek mekanik özelliklere sahiptir. 50°C'de katalizör olarak bir besin çözeltisi eklendiğinde, bakteri sporları aktif hale gelir ve ayrışma süreci başlar.

Deneyde araştırmacılar, yukarıda bahsedilen "canlı plastik"i kullanarak esnek elektrotlar ürettiler. Sonuçlar, ürünün normal şekilde çalıştığını ve bir katalizörle temas ettiğinde kendiliğinden parçalandığını gösterdi. Bu süreç, mikroplastik parçacıklar da dahil olmak üzere hiçbir iz bırakmadan iki hafta sürdü.

Bilim insanları bu araştırmanın önemli pratik uygulamalarını vurgularken, yeni plastik türünün sınırlamasını da kabul ediyorlar: bozunma süreci hala çevresel koşullara veya katalizörlere bağlı. Bu nedenle, plastik atıkların çoğunun nihayetinde nehirlere, göllere ve denize karıştığı göz önüne alındığında, su bazlı spor aktivatörleri geliştirmeye çalışıyorlar. Ayrıca, yeni yöntemin sadece PCL'ye değil, özellikle tek kullanımlık plastik ürünler üretmek için yaygın olarak kullanılan diğer plastik türlerine de uygulanabileceğini umuyorlar.

MAI QUEN (Newatlas'a ve Amerikan Kimya Derneği'ne göre)

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