Naukowcy z Instytutu Zaawansowanych Technologii w Shenzhen opracowali innowacyjną technologię, która może zrewolucjonizować sposób, w jaki radzimy sobie z odpadami z tworzyw sztucznych. Zespół badawczy stworzył polikaprolakton (PCL) – biodegradowalny plastik – wzbogacony o specjalne zarodniki bakterii, które są w stanie rozłożyć materiał w ciągu zaledwie kilku dni, gdy zostaną aktywowane.
Zintegrowany mechanizm rozkładu
Polikaprolakton (PCL) jest jednym z bardziej znanych biodegradowalnych polimerów, jednak jego naturalny proces rozkładu zajmuje zwykle kilka tygodni. Naukowcy z Shenzhen postanowili przyspieszyć ten proces, wykorzystując bakterie Bacillus subtilis. Dzięki zastosowaniu biologii syntetycznej bakterie te zostały wyposażone w obwód genetyczny, który kontroluje wydzielanie enzymu rozkładającego plastik – lipazy BC, pochodzącej od bakterii Burkholderia cepacia.
Proces rozkładu na żądanie
Zarodniki Bacillus subtilis są zmieszane z granulkami PCL, z których następnie wytwarzane są różnorodne komponenty. Dopóki tworzywo jest używane, zarodniki pozostają w stanie nieaktywnym. W momencie, gdy wymagany jest rozkład materiału, aktywuje się proces uwalniania enzymu rozkładającego plastik. Testy laboratoryjne wykazały, że w obecności enzymu lipazy CA, który narusza powierzchnię plastiku, zarodniki odzyskują zdolność do działania, zaczynają kiełkować i uwalniają lipazę BC. Enzym ten przylega do łańcuchów polimerowych PCL i całkowicie niszczy materiał w ciągu sześciu do siedmiu dni, co jest znacznym skróceniem w porównaniu do standardowego kompostowania, które trwa około 55 dni.
Wytrzymałość i wszechstronność zarodników
Zarodniki Bacillus subtilis wykazują imponującą wytrzymałość, co czyni je idealnym rozwiązaniem do zastosowania w tworzywach sztucznych. Mogą wytrzymać temperatury do 300 stopni Celsjusza, które mogą wystąpić podczas procesów produkcyjnych takich jak wytłaczanie. Dodatkowo, nawet jeśli zostaną mechanicznie uszkodzone, są w stanie ponownie się aktywować i kontynuować swoją funkcję rozkładu.
Potencjał technologii
Nowatorski proces został przetestowany również z innymi biodegradowalnymi tworzywami sztucznymi, co otwiera szerokie możliwości dla jego zastosowania na większą skalę. Badania wykazały, że jakość materiałów nie ulega pogorszeniu w wyniku integracji zarodników, a czas rozkładu jest znacząco skrócony.
Przyszłość bez odpadów z tworzyw sztucznych?
Opracowanie tej technologii może mieć kluczowe znaczenie w walce z globalnym problemem zanieczyszczenia tworzywami sztucznymi. Jeśli uda się ją wdrożyć na skalę przemysłową, zintegrowany proces wyzwalania zarodników bakterii może przyczynić się do zmniejszenia ilości odpadów plastikowych, które zalegają na wysypiskach śmieci oraz w oceanach. Instytut Zaawansowanych Technologii w Shenzhen pokazuje, że innowacje w dziedzinie biotechnologii mogą stać się istotnym narzędziem w dążeniu do bardziej zrównoważonej przyszłości.
