ابتكر العلماء “بلاستيكًا حيًا” يدمر نفسه عندما تبدأ المادة في التآكل.
أثناء عملية التسميد، يتحلل المنتج الجديد في غضون شهر، بينما تستغرق الإصدارات التقليدية ما يصل إلى 55 يومًا لتتحلل في ظل نفس الظروف.
هذه التكنولوجيا الواعدة مستوحاة من قوة البروتينات التي تكسر البلاستيك، والتي يتم إنتاجها بشكل طبيعي بواسطة نوع من البكتيريا اكتشف في عام 2016 في مصنع لإعادة التدوير في اليابان.
وفي السنوات التي تلت ذلك، فعل العلماء يجد طورت العديد من الأنواع الأخرى من البكتيريا إنزيمات تأكل البلاستيك، وقد ألهمت هذه البروتينات الطبيعية نسخًا اصطناعية منها حتى أكثر جوعًا لنفاياتنا.
اكتشف باحثون في الأكاديمية الصينية للعلوم، بقيادة عالم الأحياء الاصطناعية تشينوانغ تانغ، كيفية طهي الطعام الجراثيم البكتيرية التي تفرز هذه الإنزيمات في البنية نفسها بوليكابرولاكتون (PCL) البلاستيك.
بهذه الطريقة، عندما يبدأ البلاستيك في التحلل، يمكن لهذه الإنزيمات التي تم إطلاقها حديثًا إنهاء المهمة.
نظرًا لكونها بروتينات كبيرة ومعقدة، غالبًا ما تكون الإنزيمات غير مستقرة أو حتى هشة. صمم الباحثون الجين لإنزيم الليباز البكتيري بوركولديريا سيباكيا (ق.م.) في الحمض النووي لميكروب آخر يسمى العصوية الرقيقة, والتي تكون على شكل جراثيم تقاوم درجات الحرارة والضغوط العالية.
مع تآكل سطح البلاستيك مطلق سراحه تبدأ الجراثيم في الإنبات. نمو ب. الرقيقة ثم يعبر عن نسخته من BC-lipase، الذي يعمل على تحلل جزيئات PCL بشكل كامل تقريبًا.
عندما الليباز الثاني تنتجها الخميرة المبيضات في القطب الجنوبي ووجد تانغ وزملاؤه في الأكاديمية الصينية للعلوم أن بلاستيك PCL المستخدم لتسريع العملية يتحلل خلال أسبوع. في المقابل، فإن المواد البلاستيكية PCL التقليدية المعالجة بنفس الطريقة لا تزال موجودة بعد ثلاثة أسابيع.
درجات الحرارة والضغوط اللازمة لإنشاء PCL ليست متطرفة مثل تلك المطلوبة للمواد البلاستيكية الأخرى. ولاختبار ما إذا كانت الجراثيم قادرة على النجاة من المعالجة اللازمة لتصنيع مواد بلاستيكية أخرى، قام الباحثون في CAS بهندسة البكتيريا للتعبير عن علامات الفلورسنت.
تشمل المنتجات البلاستيكية التي تم اختبارها PBS (البولي بوتيلين سكسينات)، PBAT (البولي بوتيلين أديبات-تيريفثاليت)، PLA (حمض البولي لاكتيك)، PHA (بولي هيدروكسي ألكانوات)، وحتى بلاستيك PET (البولي إيثيلين تيريفثاليت)، الذي يتطلب درجات حرارة تصل إلى 300 درجة مئوية. أوج. بمجرد أن تتحلل أو تغلي فيزيائياً، تبدأ المواد البلاستيكية التي تحتوي على الجراثيم في التوهج.
يشير هذا إلى أن الجراثيم تنجو من “عملية الطهي” وتطلق محتوياتها عند حدوث التآكل كما هو متوقع.
“ظلت المواد البلاستيكية الحية مستقرة عند نقعها في الصودا (سبرايت) لمدة 60 يومًا، مما يشير إلى إمكانية استخدامها كمواد تعبئة وتغليف”. يضيف فريق أبحاث CAS.
وكانت المواد البلاستيكية أيضًا قادرة على “التفكك تمامًا دون إضافة مضادات حيوية، مما يسلط الضوء على متانة النظام”.
وعلى الرغم من أن الدراسة ليست سوى دليل على المفهوم، إلا أنها تمثل حلاً مثيرًا للاهتمام للمشكلة. مشكلة متزايدة التلوث البلاستيكي.
في الاخير حوالي عقدين من الزمنلقد تضاعف إنتاج البلاستيك، ولكنه في الوقت نفسه كذلك تصبح خفيفة للغاية ما مدى خطورة المنتجات البلاستيكية على البيئة؟
ويأمل فريق CAS أن تلهم تقنيتهم الجديدة يومًا ما مواد مستدامة وقابلة للتحلل الحيوي والتي لن تلوث كوكبنا لقرون بعد استخدام واحد.
ونشرت الدراسة في طبيعة الكيمياء الأحياء.
