«Ζωντανό» πλαστικό που αυτοδιαλύεται: Η νέα τεχνολογία που υπόσχεται λιγότερα μικροπλαστικά

Επιστημονικές έρευνες και πειράματα κατάφεραν να δημιουργήσουν ένα «ζωντανό» πλαστικό που μπορεί να αυτo-διαλυθεί χωρίς να αφήνει μικροπλαστικά στο περιβάλλον. Η βασική ιδέα πίσω από το νέο υλικό είναι βέβαια διαφορετική από την κλασική προσέγγιση της ανακύκλωσης ή της βιοδιάσπασης. 

Συγκεκριμένα, αντί οι ερευνητές να προσπαθούν να βρουν τρόπο να αντιμετωπίσουν το πλαστικό, αφού αυτό γίνει απόβλητο, επιχειρούν να ενσωματώσουν τη διαδικασία αποδόμησης ήδη από το στάδιο κατασκευής του.

Η ομάδα με επικεφαλής τη Zhuojun Dai από το Shenzhen Institute of Synthetic Biology και το Shenzhen Institutes of Advanced Technology στην Κίνα, ενσωμάτωσε στο πολυμερές αδρανή σπόρια γενετικά τροποποιημένων βακτηρίων Bacillus subtilis, τα οποία παραμένουν σε ανενεργή κατάσταση όσο το υλικό χρησιμοποιείται.

Η λογική είναι σχετικά απλή: το πλαστικό παραμένει λειτουργικό και σταθερό κατά τη χρήση του, αλλά όταν έρθει η στιγμή να απορριφθεί, μπορεί να ενεργοποιηθεί ο βιολογικός μηχανισμός που έχει ενσωματωθεί στο εσωτερικό του.

Η συγκεκριμένη προσέγγιση δεν εμφανίζεται για πρώτη φορά στην επιστημονική βιβλιογραφία. Η ίδια ερευνητική ομάδα είχε παρουσιάσει ήδη το 2024 μια προηγούμενη εκδοχή «ζωντανού πλαστικού», βασισμένη σε γενετικά τροποποιημένα σπόρια Bacillus subtilis και ένα μόνο ένζυμο. Η νέα έρευνα επιχειρεί όμως να ξεπεράσει έναν βασικό περιορισμό εκείνης της μεθόδου: την αποτελεσματικότητα της αποδόμησης.

Γιατί χρειάζονται δύο ένζυμα

Στη νέα μελέτη οι επιστήμονες χρησιμοποίησαν δύο διαφορετικούς πληθυσμούς Bacillus subtilis. Ο καθένας έχει σχεδιαστεί ώστε να παράγει διαφορετικό ένζυμο που δρα πάνω στην πολυκαπρολακτόνη.

Χημικές ουσίες παντού: Πώς οι βλαβερές φθαλικές ενώσεις στο πλαστικό βρίσκονται στο φαγητό και το περιβάλλον που ζούμε

Το πρώτο ένζυμο που προέρχεται από το Candida antarctica, κόβει τις μεγάλες αλυσίδες του πολυμερούς σε μικρότερα τμήματα. Με απλά λόγια, λειτουργεί σαν το πρώτο στάδιο μιας διαδικασίας τεμαχισμού. Το δεύτερο ένζυμο από το Burkholderia cepacia, αναλαμβάνει στη συνέχεια να διασπάσει περαιτέρω αυτά τα μικρότερα τμήματα, προχωρώντας προς τα βασικά δομικά συστατικά του πολυμερούς.

Αυτή η συνεργασία είναι το κρίσιμο στοιχείο της νέας προσέγγισης. Οι ερευνητές υποστηρίζουν ότι το σύστημα δύο ενζύμων είναι αποτελεσματικότερο από τις προηγούμενες προσπάθειες που βασίζονταν σε μία μόνο ενζυμική δραστηριότητα.

Τι συμβαίνει όταν το υλικό ενεργοποιηθεί

Το υλικό που μελέτησαν οι ερευνητές αποτελείται από πολυκαπρολακτόνη, γνωστή και ως PCL, έναν βιοδιασπώμενο πολυεστέρα που χρησιμοποιείται, μεταξύ άλλων, σε εφαρμογές τρισδιάστατης εκτύπωσης και σε ορισμένα χειρουργικά ράμματα.

Τα βακτηριακά σπόρια ενσωματώνονται στη μήτρα του πολυμερούς σε ανενεργή μορφή. Σύμφωνα με τη δημοσιευμένη μελέτη, η παρουσία τους δεν επηρέασε σημαντικά τις μηχανικές ιδιότητες του υλικού σε σχέση με το συμβατικό PCL. Στο πείραμα ενεργοποίησης, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν θρεπτικό διάλυμα θερμοκρασίας περίπου 50°C. Υπό αυτές τις ελεγχόμενες συνθήκες, τα σπόρια ενεργοποιήθηκαν και άρχισαν να παράγουν τα δύο ένζυμα.

Το αποτέλεσμα ήταν εντυπωσιακό σε εργαστηριακή κλίμακα: η PCL μήτρα αποδομήθηκε σχεδόν πλήρως μέσα σε έξι ημέρες. Η συνεργασία των δύο ενζύμων ήταν αρκετά αποτελεσματική ώστε, σύμφωνα με την ομάδα, να μην παρατηρηθεί δημιουργία μικροπλαστικών σωματιδίων κατά τη διαδικασία.

Το σημαντικότερο στοιχείο 

Η ταχύτητα της αποδόμησης είναι αναμφίβολα ένα από τα πιο εντυπωσιακά χαρακτηριστικά του πειράματος. Ωστόσο, επιστημονικά μεγαλύτερο ενδιαφέρον έχει ο τρόπος με τον οποίο πραγματοποιείται.

Γιατί δεν πρέπει να επαναχρησιμοποιείς τα πλαστικά μίας χρήσης. Τι λέει η επιστήμη

Ένα από τα προβλήματα με την αποδόμηση πλαστικών είναι ότι η διάσπαση ενός μεγάλου πολυμερούς σε μικρότερα κομμάτια δεν σημαίνει απαραίτητα ότι το πλαστικό έχει πραγματικά εξαφανιστεί. Αντίθετα, μπορεί να οδηγήσει στη δημιουργία ακόμη μικρότερων σωματιδίων.

Τα μικροπλαστικά αποτελούν πλέον ευρύτερο περιβαλλοντικό ζήτημα. Το UNEP επισημαίνει ότι εκατομμύρια τόνοι πλαστικών αποβλήτων καταλήγουν κάθε χρόνο σε υδάτινα οικοσυστήματα, ενώ ο Παγκόσμιος Οργανισμός Υγείας έχει επισημάνει την ανάγκη για περισσότερη έρευνα σχετικά με την παρουσία μικροπλαστικών στο νερό και τις πιθανές επιπτώσεις τους στην ανθρώπινη υγεία.

Γι' αυτό έχει σημασία η προσπάθεια των ερευνητών να μην σταματήσουν στη δημιουργία μικρότερων θραυσμάτων, αλλά να οδηγήσουν την αποδόμηση προς τα βασικά δομικά συστατικά του πολυμερούς.

Η αποτελεσματικότητα του

Ο όρος «ζωντανό πλαστικό» μπορεί εύκολα να δημιουργήσει την εντύπωση ότι πρόκειται για ένα υλικό που μπορεί να πεταχτεί στο περιβάλλον και να αποσυντεθεί μόνο του. Η συγκεκριμένη μελέτη δεν αποδεικνύει ωστόσο κάτι τέτοιο.

Το πείραμα πραγματοποιήθηκε με συγκεκριμένο πολυμερές και υπό ελεγχόμενες εργαστηριακές συνθήκες. Η ενεργοποίηση των σπορίων έγινε με θρεπτικό διάλυμα στους 50°C. Δεν έχει αποδειχθεί ότι το ίδιο αποτέλεσμα θα επιτευχθεί με τον ίδιο ρυθμό σε ποτάμια, θάλασσες, χώμα ή χώρους υγειονομικής ταφής.

Επιπλέον, η συγκεκριμένη τεχνολογία δεν έχει δοκιμαστεί στα ευρέως χρησιμοποιούμενα πλαστικά όπως το PET των μπουκαλιών ή το πολυαιθυλένιο που συναντάται σε πολλές συσκευασίες. Αναμένεται λοιπόν και η διεξαγωγή πειραμάτων σε καθημερινές συνθήκες στη φύση. 

Διάβασε ακόμα: 

• Γιατί δεν πρέπει να επαναχρησιμοποιείς τα πλαστικά μίας χρήσης. Τι λέει η επιστήμη
• Το κατακάθι του καφέ ίσως κρύβει μια λύση για την κλιματική αλλαγή
• Τι συμβαίνει όταν πίνεις νερό από το πλαστικό μπουκάλι που έμεινε για ώρες στο κλειστό αυτοκίνητο;