Kaip bakterijos suvalgo plastiką? Laboratorijose gimsta netikėtas taršos mažinimo įrankis

Plastiko atliekos tapo viena didžiausių šiuolaikinės aplinkosaugos problemų, o įprasti perdirbimo būdai jos nesprendžia iki galo. Vis daugiau laboratorijų visame pasaulyje tiria, kaip mikroorganizmai gali padėti plastiką suskaidyti į paprastesnes ir mažiau kenksmingas medžiagas.

<pŠi kryptis vadinama bioplėtros arba bioperdirbimo tyrimais, o jų centre atsiduria bakterijos ir grybeliai, gebantys iš plastiko pasigaminti sau maisto. Nors tai dar nėra stebuklingas sprendimas, pirmieji rezultatai rodo, kad biologiniai metodai gali papildyti tradicinį atliekų tvarkymą.

Kas iš tikrųjų yra plastikas?

Kasdien naudojami buteliai, pakuotės ar tekstilė dažnai gaminami iš termoplastų, tokių kaip PET, polietilenas ar polipropilenas. Šios medžiagos sudarytos iš ilgų organinių molekulių grandinių, labai atsparių aplinkos poveikiui.

Dėl šio atsparumo plastikas ir patenka į gamtą beveik nepakitęs, išsilaiko dešimtmečius ar šimtmečius ir susikaupia vandenynuose, dirvožemyje, maisto grandinėse. Tradiciniai perdirbimo būdai, pavyzdžiui, rūšiavimas ir lydymas, dalį plastiko paverčia naujais gaminiais, tačiau ne visa žaliava tam tinkama, be to, pakartotinis perdirbimas dažnai mažina medžiagos kokybę.

Bakterijos, kurios „valgo“ plastiką

Prieš kelerius metus įvyko lūžis, kai tyrėjai užterštoje PET butelių perdirbimo aikštelėje aptiko bakterijas, kurios gebėjo naudoti šią medžiagą kaip energijos šaltinį. Paaiškėjo, kad jos gamina specialius fermentus, sugebančius suskaidyti PET polimerą į smulkesnes dalis.

Pirmieji bandymai parodė, kad tinkamomis sąlygomis tokie fermentai gali per kelias savaites gerokai susilpninti plastiko gabalėlius. Vėliau laboratorijose pradėta modifikuoti bakterijas ir pačius fermentus, kad jie veiktų greičiau, aukštesnėje temperatūroje ir būtų pritaikomi pramoniniams procesams.

Kaip veikia fermentai ir bioreaktoriai

Fermentai yra baltymai, kurie paspartina chemines reakcijas, šiuo atveju, plastiko molekulių skaidymą. Jie atakuoja polimero grandines tam tikrose vietose ir paverčia jas monomerais, iš kurių plastikas buvo sukurtas gamykloje.

Tokius fermentus galima naudoti dviem būdais: kartu su gyvomis bakterijomis arba atskirai, kaip grynus baltymus. Pramoniniuose bandymuose plastiko atliekos smulkinamos, patenka į bioreaktorius, kuriuose palaikoma pastovi temperatūra, pH ir maišymas, o fermentai nuosekliai skaidytą medžiagą paverčia tirpalu, iš kurio vėl galima išgauti žaliavas naujam plastikui.

Privalumai ir ribojimai

Biologinis plastiko skaidymas turi kelis svarbius privalumus: jis gali veikti žemesnėje temperatūroje nei tradicinis lydymas, todėl suvartoja mažiau energijos, be to, leidžia atgauti gana švarias žaliavas. Kai kuriais atvejais skaidymo produktai gali būti naudojami ne tik naujam plastikui, bet ir kitoms cheminėms medžiagoms gaminti.

Vis dėlto šiuo metu didžiausias iššūkis yra greitis ir mastelis. Net ir pagerinti fermentai kol kas neveikia taip greitai, kad būtų galima per trumpą laiką suskaidyti didelius kiekius mišrių atliekų. Be to, daugelis tokių technologijų geriausiai tinka gana švariam ir vienos rūšies plastikui, pavyzdžiui, PET buteliams, todėl jos neišsprendžia sudėtingo mišrių buitinių atliekų klausimo.

Ar tai saugu aplinkai?

Natūralu, kad kyla klausimas, ar tokias bakterijas galima tiesiog „paleisti“ į sąvartynus ar vandenynus, kad jos pačios sutvarkytų taršą. Šiandien vyraujanti nuostata yra aiški: biologinio skaidymo procesai turi vykti kontroliuojamoje aplinkoje, pavyzdžiui, uždaruose bioreaktoriuose.

Taip siekiama išvengti rizikos, kad genetiškai modifikuoti mikroorganizmai išplistų gamtoje ir turėtų nenumatytų pasekmių ekosistemoms. Vietoj to, planuojama kurti specializuotus perdirbimo centrus, kuriuose plastikas pirmiausia būtų surūšiuotas ir paruoštas, o tik tada patektų į biologinio skaidymo linijas.

Ką tai gali reikšti miestams ir vartotojams?

Jei biologiniai metodai taps pakankamai pigūs ir patikimi, jie gali pakeisti plastiko atliekų tvarkymo grandinę. Miestuose atsirastų daugiau punktų, kur būtų renkamas konkrečios rūšies plastikas, tinkamas bioperdirbimui, o atliekų tvarkytojai gautų naują būdą atgauti vertingas žaliavas.

Vartotojams tai gali reikšti aiškesnes ženklinimo sistemas, kai ant pakuotės būtų nurodyta, ar ji tinkama biologiniam skaidymui. Taip pat gali didėti paklausa plastikui, kuris specialiai sukurtas taip, kad būtų lengviau suskaidomas fermentais ir tiktų žiedinei ekonomikai.

Plastiko ateitis: mažiau, geriau, protingiau

Bakterijos ir jų fermentai neišspręs plastiko problemos vieni, nes jos iš esmės susijusios su pertekliniu vartojimu ir trumpalaikėmis pakuotėmis. Tačiau šios technologijos gali tapti svarbia dėlione dalimi kartu su vartojimo mažinimu, medžiagų pakeitimu ir geresniu dizainu.

Laboratorijose dar tik ieškoma efektyviausių mikroorganizmų ir procesų, o pramoniniai bandomieji įrenginiai padeda patikrinti, kas veikia realiomis sąlygomis. Kuo greičiau pavyks suderinti mokslo pasiekimus su ekonomika ir politiniais sprendimais, tuo daugiau plastiko ši „nematoma armija“ galės paversti naudingomis žaliavomis, o ne ilgalaike tarša.