Tim je razvio plastiku s ugrađenim dormantnim sporama koje, nakon aktivacije, proizvode dva enzima i razgrade PCL gotovo potpuno za šest dana bez stvaranja mikroplastike. Eksperiment je izveden u toplom hranljivom bujonu (~122°F / ≈50°C). Iako su rezultati obećavajući, reč je o dokazu koncepta — metoda još nije testirana na konvencionalnim plastikama, a glavni izazov je pouzdana aktivacija spora izvan laboratorijskih uslova.
Nova „živa plastika“ koja se razgradi za 6 dana — bez mikroplastike
Credit: aire images / Getty Images
Tim naučnika razvio je novu vrstu „žive plastike“ koja u sebi sadrži dormantne bakterijske spore koje se, po aktivaciji, aktiviraju i proizvode dve specifične enzimske aktivnosti. U laboratorijskim uslovima materijal od polikaprolaktona (PCL) razgradio se gotovo potpuno za šest dana — i to bez stvaranja mikroplastike.
Kako funkcioniše
Istraživači su genetski modifikovali dve populacije bakterije Bacillus subtilis, pri čemu je svaka populacija programirana da izlučuje jedan od dva enzima. Prvi enzim nasumično preseče duge polimerske lance i pretvori ih u kraće fragmente, dok drugi enzim dalje razlaže krajeve tih fragmenata do pojedinačnih molekulskih jedinica — istih gradivnih blokova od kojih je plastika napravljena.
Dormantne spore ovih bakterija su ugrađene u matricu polikaprolaktona (PCL), biorazgradivog poliestera koji se koristi, na primer, u hirurškim koncima i 3D štampi. Materijal je zadržao mehanička svojstva slična konvencionalnoj plastici sve dok se spore ne aktiviraju.
Laboratorijska demonstracija
U eksperimentu su istraživači aktivirali spore tako što su uzorak stavili u topao hranljivi bujon zagrejan na oko 122°F (≈50°C). Aktivacija je izazvala proizvodnju oba enzima, a kombinovana enzimska aktivnost dovela je do gotovo potpunog razgradnje PCL u roku od šest dana, bez stvaranja vidljivih mikroplastičnih fragmenata.
„Ugrađivanjem ovih mikroba, plastike bi mogle praktično ‘oživeti’ i samouništiti se na komandu, pretvarajući dugotrajnost iz problema u programabilnu osobinu“, navela je korespondentna autorka Zhuojun Dai.
Ograničenja i izazovi
Ovo istraživanje predstavlja dokaz koncepta i do sada je demonstrirano samo na PCL, koji je sam po sebi biorazgradiv. Iako su rezultati obećavajući, pristup još nije primenjen na uobičajene, petrohemijske plastike (npr. kese ili PET boce). Ključni izazov je razvoj sigurnih i pouzdanih načina aktivacije ugrađenih spora izvan kontrolisanih laboratorijskih uslova — na primer u prirodnim akvatorijumima ili komercijalnim sistemima za sakupljanje otpada.
Još jedna važna tema za dalji razvoj su biosigurnost i regulativa: potrebno je oceniti rizike, mogućnost slučajnog aktiviranja i uticaj na lokalne ekosisteme pre bilo kakve šire primene.
Zaključak
Studija objavljena u ACS Applied Polymer Materials pokazuje novi pristup programabilnoj razgradnji plastike korišćenjem ugrađenih bakterijskih spora i dve enzimske aktivnosti koje deluju sinergijski. Metoda ima potencijal za smanjenje dugotrajnog zagađenja plastikom, ali je za praktičnu primenu potreban dalji rad na prilagođavanju za druge polimere, bezbednosnim procenama i tehnologijama aktivacije van laboratorije.
Izvori: ACS Applied Polymer Materials (julsko izdanje), izveštaj u Food & Wine.
Pomozite nam da budemo bolji.
