Σπουδαία εφεύρεση θα βάλει τέλος στη ρύπανση - Βακτήρια παράγουν βιοδιασπώμενα πλαστικά από σάκχαρα
Ερευνητές στην Ιαπωνία χρησιμοποίησαν βακτήρια για να δημιουργήσουν βιοδιασπώμενα πλαστικά με ρεκόρ απόδοσης.
Τα πλαστικά έχουν κατακλύσει κάθε γωνιά του πλανήτη. Τα βρίσκουμε στους ωκεανούς, στις κορυφές των βουνών, στις παραλίες, στο έδαφος. Παντού. Παράλληλα, τα μικροπλαστικά, το επακόλουθο μετά τη διάσπαση των πλαστικών, έχουν εντοπιστεί μέχρι και στα οστά μας. Μια ομάδα ερευνητών, ωστόσο, στην Ιαπωνία δίνει ελπίδα για μια νέα γενιά βιοδιασπώμενων πλαστικών που θα παράγονται με τη βοήθεια μικροβίων και χωρίς επιβλαβή παραπροϊόντα.
Οι επιστήμονες του Πανεπιστημίου Kobe χρησιμοποίησαν το κοινό βακτήριο E. coli για την παραγωγή των πλαστικών. Αφού το τροποποίησαν γενετικά, κατάφεραν να δημιουργήσουν έναν νέο βιοχημικό μονοπάτι που παράγει ένα κρίσιμο συστατικό για την κατασκευή ανθεκτικών, αλλά βιοδιασπώμενων πλαστικών, απευθείας από απλά σάκχαρα. Το επίτευγμα αυτό θεωρείται η πιο αποδοτική μέθοδος που έχει παρουσιαστεί μέχρι σήμερα, ανοίγοντας τον δρόμο για μια βιομηχανία λιγότερο εξαρτημένη από το πετρέλαιο.
Η σημερινή παραγωγή πλαστικών στηρίζεται κυρίως στο PET, ένα πολυμερές που κατασκευάζεται από το πετρέλαιο και παραμένει για δεκαετίες στο περιβάλλον χωρίς να αποδομείται. Το πρόβλημα δεν είναι μόνο οικολογικό, αλλά και υγειονομικό. Οι επιστήμονες αναζητούσαν εδώ και χρόνια μια εναλλακτική χημική δομή που να προσφέρει αντίστοιχη αντοχή όντας παράλληλα βιοδιασπώμενο.
Το μόριο που μπορεί να αλλάξει την ιστορία του πλαστικού
Ένα από τα πιο υποσχόμενα μόρια είναι το 2,5-PDCA. Η δομή του περιλαμβάνει ένα άτομο αζώτου που το διαφοροποιεί από το κοινό τερεφθαλικό οξύ του πετρελαίου. Αυτό το «μικρό» χημικό στοιχείο μπορεί να προσδώσει ανώτερες μηχανικές ιδιότητες στα νέα πλαστικά και παράλληλα να επιτρέπει τη διάσπασή τους στη φύση. Ωστόσο, μέχρι σήμερα η παραγωγή του ήταν ιδιαίτερα δύσκολη και ενεργοβόρα, με χαμηλές αποδόσεις και πλήθος άχρηστων παραπροϊόντων.
Πειράματα που έφεραν αποτελέσματα-ρεκόρ
Η ομάδα του Πανεπιστημίου του Κόμπε ακολούθησε διαφορετική στρατηγική. Αντί να ξεκινήσει από μόρια που έπρεπε να «σπάσουν» και να ανασυντεθούν, χρησιμοποίησε μια ένωση που περιέχει ήδη το απαραίτητο άζωτο. Δανείστηκαν ένζυμα από άλλα βακτήρια, σχεδίασαν νέες μεταβολικές διαδρομές και πέτυχαν σταθερή παραγωγή του 2,5-PDCA χωρίς απώλειες. Σε πειράματα με δύο διαφορετικά στελέχη E. coli – ένα με την παλιά μέθοδο και ένα με τη νέα – τα αποτελέσματα έδειξαν ξεκάθαρα υπεροχή της δεύτερης, με πολύ μεγαλύτερες αποδόσεις.
Για να δοκιμάσουν τη διαδικασία σε μεγαλύτερη κλίμακα, οι ερευνητές μετέφεραν την καλλιέργεια από δοκιμαστικούς σωλήνες σε μικρό βιοαντιδραστήρα (συσκευή που πολλαπλασιάζει τα βακτήρια). Εκεί, με προσεκτικό έλεγχο θερμοκρασίας, pH και οξυγόνου, τα μικρόβια δούλεψαν ασταμάτητα επί έξι ημέρες παράγοντας ποσότητες ρεκόρ του νέου μορίου. Αν και αντιμετώπισαν τεχνικά εμπόδια, όπως τη δημιουργία υπεροξειδίου του υδρογόνου που έθετε σε κίνδυνο τα ίδια τα ένζυμα, τα ξεπέρασαν με την προσθήκη ουσιών που εξουδετερώνουν το πρόβλημα.
Τι επιφυλάσσει το μέλλον
Αν και η μετάβαση από το εργαστήριο στη βιομηχανική κλίμακα συνοδεύεται από τεράστιες προκλήσεις, τόσο τεχνικές όσο και οικονομικές, η νέα μέθοδος δείχνει ότι οδεύουμε προς ένα μέλλον όπου τα πλαστικά θα παράγονται όχι από το πετρέλαιο, αλλά από καλλιέργειες μικροβίων που τρέφονται με ζάχαρη. Μια λύση που θα μπορούσε να μειώσει σημαντικά την εξάρτηση από ορυκτά καύσιμα και να περιορίσει την πλαστική ρύπανση που πνίγει τον πλανήτη.
