Μια νέα προσέγγιση στην αντιμετώπιση της πλαστικής ρύπανσης φέρνει στο προσκήνιο ερευνητική ομάδα, η οποία ανέπτυξε «ζωντανά πλαστικά» με δυνατότητα ελεγχόμενης αποδόμησης. Τα καινοτόμα αυτά υλικά ενσωματώνουν μικροοργανισμούς που μπορούν να ενεργοποιηθούν με συγκεκριμένα ερεθίσματα, οδηγώντας στη διάσπαση του πολυμερούς όταν ολοκληρώνεται η χρήση του.
Σε αντίθεση με τα συμβατικά πλαστικά μίας χρήσης, τα οποία παραμένουν στο περιβάλλον για δεκαετίες ή και αιώνες, η νέα τεχνολογία επιχειρεί να αλλάξει ριζικά τον κύκλο ζωής των υλικών. Οι επιστήμονες εξετάζουν τη δυνατότητα «προγραμματισμού» τους, ώστε να αυτοδιασπώνται με ασφάλεια και ακρίβεια, μειώνοντας σημαντικά το περιβαλλοντικό αποτύπωμα.
Σε μελέτη που δημοσιεύθηκε στην επιθεώρηση «ACS Applied Polymer Materials» μια ερευνητική ομάδα χρησιμοποίησε δύο συνεργαζόμενα βακτηριακά στελέχη για να διασπάσει πλήρως το πλαστικό μέσα σε μόλις έξι ημέρες, χωρίς να παράγονται μικροπλαστικά.
Ο Ζουόντζουν Ντάι ένας από τους κύριους συγγραφείς της μελέτης εξηγεί: «Η διαπίστωση ότι τα παραδοσιακά πλαστικά παραμένουν στο περιβάλλον για αιώνες, ενώ πολλές εφαρμογές τους, όπως οι συσκευασίες, έχουν πολύ σύντομη διάρκεια ζωής, μας οδήγησε στο ερώτημα: Θα μπορούσαμε να ενσωματώσουμε τη διαδικασία αποδόμησης απευθείας στον κύκλο ζωής του υλικού;»
Ορισμένοι μικροοργανισμοί παράγουν ένζυμα που μπορούν να κόβουν τις μακριές αλυσίδες πολυμερών σε μικρότερα τμήματα. Επειδή τα πλαστικά αποτελούνται από πολυμερή, οι επιστήμονες μπορούν να ενσωματώσουν είτε αυτά τα ένζυμα είτε τα μικρόβια που τα παράγουν απευθείας μέσα στο υλικό. «Με την ενσωμάτωση αυτών των μικροοργανισμών, τα πλαστικά μπορούν ουσιαστικά να “ζωντανέψουν” και να αυτοκαταστρέφονται κατά παραγγελία, μετατρέποντας την ανθεκτικότητα από πρόβλημα σε προγραμματιζόμενο χαρακτηριστικό» αναφέρει ο Ντάι.
Η συνεργασία ενζύμων πίσω από τα «ζωντανά πλαστικά»
Μια νέα βιοτεχνολογική προσέγγιση επιχειρεί να βελτιώσει σημαντικά τον τρόπο με τον οποίο αποδομούνται τα πλαστικά υλικά. Οι ερευνητές στράφηκαν στη γενετική τροποποίηση του βακτηρίου Bacillus subtilis, ώστε να παράγει δύο ένζυμα που δρουν διαδοχικά και συνεργατικά.
Το πρώτο ένζυμο «σπάει» τις μεγάλες πολυμερικές αλυσίδες σε μικρότερα τμήματα, ενώ το δεύτερο συνεχίζει τη διάσπασή τους από τα άκρα έως ότου μετατραπούν πλήρως στα βασικά δομικά τους συστατικά, τα μονομερή.
Η ομάδα ενσωμάτωσε ανενεργά σπόρια του βακτηρίου σε πολυκαπρολακτόνη, ένα βιοαπορροφήσιμο πολυμερές που χρησιμοποιείται σε 3D εκτυπώσεις και ιατρικά ράμματα, τα οποία παρέμειναν σταθερά μέχρι την ενεργοποίησή τους. Όταν εκτέθηκε σε θρεπτικό διάλυμα στους 50°C, το υλικό ενεργοποιήθηκε και αποδομήθηκε πλήρως μέσα σε έξι ημέρες, χωρίς να παράγει μικροπλαστικά.
Ως δοκιμαστική εφαρμογή, οι επιστήμονες δημιούργησαν ένα φορετό ηλεκτρόδιο από το νέο «ζωντανό πλαστικό», το οποίο λειτούργησε κανονικά κατά τη χρήση του και στη συνέχεια αποδομήθηκε πλήρως μέσα σε δύο εβδομάδες. Με βάση αυτά τα αποτελέσματα, η ερευνητική ομάδα εξετάζει τρόπους ώστε τα σπόρια να μπορούν να ενεργοποιούνται και σε υδάτινα περιβάλλοντα, όπου καταλήγει μεγάλο μέρος της πλαστικής ρύπανσης.
Αν και η μελέτη επικεντρώθηκε σε συγκεκριμένο πολυμερές, οι επιστήμονες εκτιμούν ότι η ίδια τεχνολογική προσέγγιση θα μπορούσε να εφαρμοστεί και σε άλλα είδη πλαστικών, ακόμη και σε ευρέως διαδεδομένα υλικά μίας χρήσης, ανοίγοντας νέες προοπτικές για τη μείωση των απορριμμάτων.
