ساخت پلاستیک زنده ای که خود را تخریب می کند

دانش پژوهان با استفاده از هاگ یک باکتری، پلاستیک دوستدار محیط زیستی ساخته اند که خاصیت خود تخریبی دارد و طی چند ماه پلاستیک را تجزیه می کند.  

به گزارش خبرگزاری علم و فناوری ساینس بلاگ به نقل از اینترستینگ اینجینیرینگ، آلودگی پلاستیکی تهدید بزرگی برای محیط زیست و حیات وحش محسوب می شود. همانطور که تلاش می کنیم مشکل را بهتر درک کرده و برای کاهش وابستگی خود به پلاستیک راه حل هایی بیابیم، دانشمندان نیز در حال مقابله با این ماده در ابتدایی ترین ساختار آن هستند.

اکنون گروهی از پژوهشگران به سرپرستی محققان دانشکده مهندسی و تحقیقات مواد دانشگاه سن دیگو (MRSEC) با موفقیت پلاستیک زنده ای را مهندسی کردند که قابلیت کمپوست شدن دارد.

پلی اورتان ترموپلاستیک، به عنوان یک نوع پلاستیک، جای پای محکمی در زندگی روزمره ما دارد. از نظر تجاری، صنایع از آن در تولید کفش، پادری ها، کوسن ها و فوم حافظه دار استفاده می کنند.

این دانشمندان می گویند: زمانی که این پلاستیک با هاگ باکتری از نوع «باسیلوس سابتلیس» پر شد، دیدیم وقتی پلی اورتان در پایان چرخه زندگی خود در معرض مواد مغذی موجود در کمپوست قرار می گیرد، شروع به تجزیه می کند. این خاصیت ذاتی این باکتری ها است.

برخی از باکتری ها قادر به ایجاد هاگ هستند، هاگ یا اسپور مرحله استراحت مقاومت در باکتری ها است. هاگ ها می توانند در شرایط نامساعد که باکتری ها قادر به تحمل آن نیستند، مانند حرارت، سرما، خشکی، مواد شیمیایی، تشعشعات و … زنده بمانند. هر باکتری فقط یک هاگ می سازد و از هر هاگ یک باکتری بوجود می آید. هاگ ممکن است کروی یا بیضی باشد و اندازه آن بین 4 تا 2 میکرون است.

آنها در این پژوهش، توانایی سویه های محدودی از باکتری ها را در استفاده از پلی اورتان ترموپلاستیک ها به عنوان تنها منبع کربن مورد ارزیابی قرار داده و سپس منبعی که بهترین رشد را داشت برگزیدند.

مهندسی پلاستیک زیست تخریب پذیر

محققان هاگ های باکتری و گلوله های پلاستیکی را در یک اکسترودر پلاستیکی ریختند و آنها را در دمای 135 درجه سانتیگراد مخلوط کردند. سپس نوار های پلاستیکی معمولی از آن ساختند.

هاگ ها به عنوان یک حالت خفته باکتری و به دلیل برخورداری از یک سپر محافظتی، می توانند در شرایط سخت مقاومت کنند، با این حال، این محققان یک قدم فراتر رفتند تا آنها را به گونه ای مهندسی کنند که در برابر دما های بالا انعطاف پذیر و مقاوم باشند.

این شیوه که تکامل آزمایشگاهی تطبیقی نام دارد شامل رشد هاگ ها، قرار دادن شان در دمای زیاد برای دوره های زمانی طولانی و امکان جهش طبیعی برای آنها می شود.

دانشمندان پس از تکرار چندین باره این فرآیند، با موفقیت گونه کاملی از این هاگ های باکتریایی را زیست مهندسی کردند. وقتی این هاگ ها دوباره در محیط کشت فعال می شوند، شروع به تجزیه پلاستیک می کنند.

بیدار شدن هاگ ها در محیط کمپوست 

آنها این پلاستیک زیست تخریب پذیر را در «محیط های کمپوست فعال و استریل میکروبی» تحت شرایط ایده آل 37 درجه سانتیگراد با رطوبت 44 تا 55 درصد آزمایش کردند. هاگ ها در داخل این نوار های پلاستیکی دوباره جوانه زدند و ظرف پنج ماه 90 درصد پلاستیک را تجزیه کردند.

اگر صنعت پلاستیک بخواهد به استفاده از پلاستیک ادامه دهد و اگر وابستگی ما به این مواد همین قدر زیاد باقی بماند، با تولید پلاستیک زیست تخریب پذیر می توان ضایعات را در مدت زمان بسیار کوتاهی از بین برد.

مجریان این طرح می گویند: آنچه قابل توجه است این است که این ماده جدید حتی بدون حضور میکروب های اضافی تجزیه می شود و بیشتر این پلاستیک ها احتمالا کارشان به محیط های کمپوست غنی از میکروب ها نخواهید کشید؛ بنابراین این توانایی خود تخریبی در محیطی عاری از میکروب باعث می شود فناوری ما همه کاره تر شود. این پلاستیک حتی برای تجزیه زیستی به شرایط مطلوب نیاز ندارد.

نتایج این تحقیقات در نشریه Nature Communications منتشر شده است.