Czy wynalazek naukowców z San Diego zrewolucjonizuje recykling?
Od dłuższego czasu naukowcy z różnych zakątków globu poszukują skutecznych metod na walkę z zanieczyszczeniem Ziemi. Wydaje się, że udało się znaleźć sposób na jedno z największych wyzwań ekologicznych, jakim jest problem z trudnością rozkładania się plastiku. Może nim być nowy wynalazek naukowców z Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Diego.
Serwis Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Diego opublikował artykuł o innowacyjnym "żywym plastiku", który może być odpowiedzią na problem zanieczyszczenia środowiska plastikowymi odpadami. Może to być przełom, którego poszukiwali badacze od lat próbujący znaleźć sposoby na przyspieszenie degradacji materiałów sztucznych. Problem ten jest zaś poważny, ponieważ plastik ze względu na swoje właściwości chemiczne, skład oraz sposób produkcji jest wyjątkowo stabilny i w efekcie rozkłada się bardzo wolno. Może to trwać nawet tysiąc lat.
Co sprawia, że wynalazek kalifornijskich uczonych jest tak skuteczny?
Wynalazek naukowców z kalifornijskiej uczelni może przynieść prawdziwy przełom w recyklingu materiałów sztucznych. Stworzyli oni bowiem nowy rodzaju plastiku wzbogacony o bakterie przyspieszające jego rozkład. Chodzi o poliuretan termoplastyczny, który zawiera w swoim składzie bakterie Bacillus subtilis (laseczka sienna), znane z umiejętności degradacji polimerów plastikowych. Zastosowanie tych bakterii może się w efekcie wydatnie przyczynić do przyspieszenia procesu biodegradacji plastiku.
Jan Pokorski z Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Diego wspomina, że wybierając spośród różnych bakterii, skupili się na tych, które potrafią wykorzystywać poliuretan termoplastyczny jako źródło węgla, sprzyjające ich rozwojowi. Wśród nich najefektywniejsza okazała się właśnie Bacillus subtilis.
Kontynuacja artykułu znajduje się poniżej materiału wideo.
Proces tworzenia tego biodegradowalnego plastiku polegał na połączeniu granulek polimeru z bakteriami i stopieniu ich w temperaturze 135 stopni Celsjusza. Z tak przygotowanej masy wyciskano następnie cienkie wstęgi. Rezultaty przeprowadzonych badań były dla naukowców zaskoczeniem.
Pokorski wyjaśnia, że zdumiewające okazało się dla nich to, że materiał ten może ulegać rozkładowi nawet bez udziału dodatkowych mikroorganizmów. Wskazuje to zaś, że połączenie poliuretanu ze wskazanymi bakteriami jest na tyle efektywne, że w efekcie plastik rozkłada się całkowicie samodzielnie.
To, co zdaniem naukowców zasługuje na szczególną uwagę, to szybkie tempo rozkładu, jakie można osiągnąć dzięki opracowanemu przez nich materiałowi. W idealnych warunkach kompostowania, aż 90% plastiku ulega rozkładowi już po pięciu miesiącach. Ten wynik daje nadzieję na to, że efektywne trawienie plastiku jest możliwe także poza laboratorium.
Z punktu widzenia ochrony środowiska wynalazek kalifornijskich naukowców ma ogromne znaczenie. Opracowany materiał wyróżnia się nie tylko proekologicznych charakterem, ale również większą wytrzymałością - poliuretan wzbogacony o bakterie charakteryzuje się o 30% większą wytrzymałością w porównaniu do tradycyjnych plastików. Co więcej, nie stwarza zagrożeń dla zdrowia ludzi, ponieważ termoplastyczny poliuretan znalazł już zastosowanie w różnych dziedzinach, w tym w branży motoryzacyjnej. Obecnie zespół badawczy koncentruje się na dopracowaniu procesu produkcji, aby móc w przyszłości produkować ten rozkładający się plastik na szeroką skalę.
Czy inne bakterie także mogą się przyczyniać do rozkładu plastiku?
Badania nad zastosowanie bakterii do rozkładania plastiku były prowadzone już wcześniej. W jednym z nich zastosowano bakterie Ideonella sakaiensis, które mogą degradować PET (polietylen tereftalan) poprzez wydzielanie enzymu PETazy. Wykazano dzięki nim, że bakteria ta była w stanie zredukować plastik o 35% w ciągu sześciu tygodni.
Inne badania sugerują, że bakterie takie jak Thermobifida fusca mogą przyspieszyć proces degradacji plastiku. Produkują one bowiem enzymy, takie jak hydrolazy zdolne do rozkładu polimerów na mniejsze jednostki, które są następnie łatwiej przyswajalne przez inne mikroorganizmy. Badania wykazały, że termofilne hydrolazy z Thermobifida fusca mogą skutecznie rozkładać poliester poliuretanowy.