Doczekaliśmy się przełomu. Ta bakteria produkuje biodegradowalny plastik. Jak to możliwe?
Naukowcy wyhodowali bakterie zdolne do produkcji polimerów z aromatycznymi łańcuchami bocznymi. To otwiera drzwi do tworzenia biodegradowalnego plastiku o zwiększonej sztywności i stabilności termicznej. To dobra wiadomość dla naszej planety.
W tym artykule:
Dużo mówi się o szkodliwym wpływie plastiku na środowisko. Problem jest złożony, a na czym dokładnie polega? Przede wszystkim produkcja tworzyw sztucznych opiera się na surowcach ropopochodnych, co wiąże się z emisją dużej ilości gazów cieplarnianych. Procesy te prowadzą do zmian klimatu i zanieczyszczenia powietrza. Ponadto odpady plastikowe rozkładają się bardzo powoli. To powoduje gromadzenie się ogromnych ilości odpadów na lądzie i w oceanach, gdzie stanowią zagrożenie dla życia morskiego i całego ekosystemu.
Plastik otacza nas nie tylko w sytuacjach codziennych, ale również wtedy, kiedy byśmy sobie tego nie życzyli. Szkodliwe mikodrobiny są już obecne w wodzie pitnej, a nawet naszych płucach. Jak temu zapobiec? Odpowiedzią na negatywny wpływ tworzyw sztucznych na środowisko i życie ludzkie mają być biodegradowalne plastiki. To takie tworzywa, które mogą się rozkładać w naturalnych warunkach. Najnowsze odkrycie bioinżynierów, opisane na łamach czasopisma naukowego „Trends in Biotechnology”, przybliża nas do tej wizji.
Biodegradowalny plastik uratuje świat?
Naukowcy z Korei dokonali przełomowego odkrycia. Udało im się zmodyfikować bakterie E. coli tak, aby produkowały polimery zawierające struktury pierścieniowe. Dzięki nim tworzywa sztuczne są bardziej sztywne i stabilne termicznie. To z kolei zwiększa ich potencjalne zastosowania w różnych branżach. Wyzwanie badawcze polegało na tym, że te pierścieniowe cząsteczki są zazwyczaj toksyczne dla mikroorganizmów. Naukowcy musieli więc stworzyć nową ścieżkę metaboliczną, która pozwalała bakteriom zarówno na produkcję, jak i tolerowanie tych związków.
Postępu w produkcji tworzyw sztucznych był możliwy dzięki zastosowaniu mikroorganizmów do wytwarzania polimerów o strukturach aromatycznych. Są one kluczowe dla wielu przemysłowych materiałów, takich jak PET i polistyren. Wcześniejsze badania umożliwiły mikroorganizmom tworzenie polimerów z naprzemiennymi monomerami aromatycznymi i alifatycznymi. Jednak po raz pierwszy udało się uzyskać polimery składające się wyłącznie z monomerów o aromatycznych łańcuchach bocznych.
Aby tego dokonać, naukowcy najpierw zrekombinowali enzymy pochodzące z innych mikroorganizmów, tworząc nową ścieżkę metaboliczną, która pozwoliła bakteriom na produkcję aromatycznego monomeru, fenylomleczanu. Następnie, przy pomocy symulacji komputerowych, zaprojektowali specjalny enzym polimerazy, zdolny do efektywnego łączenia tych monomerów w stabilny polimer.
– Myślę, że bioprodukcja będzie kluczem do sukcesu w łagodzeniu zmian klimatycznych i globalnego kryzysu plastiku – mówi starszy autor Sang Yup Lee, inżynier chemik i biomolekularny w Korea Advanced Institute of Science and Technology. „Musimy współpracować na arenie międzynarodowej, aby promować produkcję opartą na biotechnologii, abyśmy mogli zapewnić lepsze środowisko dla naszej przyszłości.
Mikroplastik zamiast plemników? Naukowcy wykryli go nawet w jądrach ludzi i psów
Naukowcy wykryli znaczne ilości wielu rodzajów mikroplastiku w jądrach zarówno ludzi, jak i psów. Może to stanowić jedną z przyczyn spadku płodności.
Nowa generacja tworzyw sztucznych
Otrzymany polimer jest biodegradowalny. Co więcej, ze względu na swoje wyjątkowe właściwości fizyczne, mógłby znaleźć zastosowanie w biomedycynie. Aby jednak w pełni ocenić jego potencjał, konieczne są dalsze badania.
Kolejnym etapem prac badawczych ma być również opracowanie dodatkowych rodzajów aromatycznych monomerów i polimerów o zróżnicowanych właściwościach chemicznych i fizycznych. Dzięki wyższej masie cząsteczkowej mają one być odpowiednie do zastosowań przemysłowych, gdzie wymagana jest większa wytrzymałość i stabilność. Równocześnie naukowcy pracują nad dalszą optymalizacją opracowanej metody produkcji, aby umożliwić jej stosowanie na większą skalę.
Nie wiadomo jednak, kiedy biodegradowalne tworzywa sztuczne miałyby zastąpić wszechobecny plastik. Można się jednak spodziewać, że zmiana nie obejmie w tym samym czasie wszystkich państw.
Źródła: Trends in Biotechnology, EurekAlert.
Nasz ekspert
Mateusz Łysiak
Dziennikarz zakręcony na punkcie podróżowania. Pierwsze kroki w mediach stawiał w redakcjach internetowej i papierowej magazynu „Podróże”. Redagował i wydawał m.in. w gazeta.pl i dziendobrytvn.pl. O odległych miejscach (czasem i tych bliższych) lubi pisać nie tylko w kontekście turystycznym, ale też przyrodniczym i społecznym. Marzy o tym, żeby zobaczyć zorzę polarną oraz Machu Picchu. Co poza szlakiem? Kuchnia włoska, reportaże i pływanie.