Zanieczyszczenie naszej planety jest jednym z największych problemów cywilizacyjnych. Niestety tony plastiku trafiają na wysypiska, zanieczyszczają oceany, a niekiedy zostają palone. Plastik rozkłada się bardzo długo – można przyjąć, że cieńsze przedmioty plastikowe ulegają degradacji po około 400 latach (np. siatki), a butelki potrzebują na to już około 1 000 lat. Ich wytrzymałość stanowi niebagatelną zaletę, ponieważ są to przedmioty wielokrotnego użytku, jednak niepoddanie ich odpowiedniemu recyklingowi całkowicie marnuje ten potencjał.
Naukowcy od lat starają się znaleźć sposób na przyjazne dla środowiska „trawienie” plastiku, najlepiej przy użyciu odpowiednich mikrobów. Udało się już nawet znaleźć gatunki, które mogłyby przydać się do tej roli, jednak ich skuteczna ingerencja wymaga użycia wysokich temperatur. Oznacza to, że proces nie jest neutralny pod względem emisji dwutlenku węgla, a w dodatku wymaga większego nakładu finansowego.
Problemem jest temperatura
Największe wyzwanie dla naukowców więc stanowiło nie samo znalezienie jakichkolwiek organizmów rozkładających plastik, ale takich, których enzymy robią to w niskich temperaturach. Badacze ze szwedzkiego Swiss Federal Institute for Forest, Snow and Landscape Research (WSL) postanowili jako cel poszukiwań przyjąć Alpy i regiony polarne. Jak się okazuje, wyprawy były bardzo obiecujące.
„Mikroorganizmy pobrane z alpejskich i arktycznych gleb były w stanie rozłożyć biodegradowalne tworzywa sztuczne w temperaturze 15 stopni Celsjusza – opisuje autor badań dr Joel Rüthi. – Te organizmy mogłyby pomóc w zmniejszeniu kosztów i obciążenia środowiska w procesie enzymatycznego recyklingu plastiku”.
Naukowcy pobrali próbki 19 szczepów bakterii i 15 grzybów żyjących przez określony czas na powierzchni plastiku. Wyizolowane mikroorganizmy rozwijały się następnie w ciemnym laboratorium w temperaturze 15 stopni Celsjusza. Badacze zidentyfikowali je i znaleźli 13 rodzajów bakterii z grup Actinobacteria i Proteobacteria oraz 10 rodzajów grzybów z grup Ascomycota i Mucoromycota.
Później użyto zestawu testów do sprawdzenia mikrobów pod kątem ich zdolności do trawienia sterylnych próbek nieulegającego biodegradacji polietylenu (PE) i biodegradowalnego poliestru – poliuretanu (PUR), a także dwóch dostępnych na rynku biodegradowalnych mieszanin politereftalanu adypinianu butylenu (PBAT) i polimeru kwasu mlekowego (PLA).
Obiecujące wyniki
Żaden z gatunków nie strawił PE, nawet po ponad 100 dniach inkubacji. Jednak 56% szczepów, w tym jedenaście 11 i 8 bakterii, było w stanie strawić PUR w temperaturze 15 stopni Celsjusza. Z kolei 14 grzybów i 3 bakterie rozkładało tworzywa PBAT i PLA. Najnowocześniejsze testy potwierdziły, że szczepy te były w stanie rozdrobnić polimery PBAT i PLA na mniejsze cząsteczki.
Badacze nie znają jeszcze optymalnej temperatury działania enzymów dla poszczególnych szczepów, ponieważ ich testy odbywały się na razie tylko w temperaturze 15 stopni Celsjusza.
„Wiemy jednak, że większość testowanych szczepów może dobrze rosnąć w temperaturze od 4 stopni Celsjusza do 20 stopni Celsjusza, z optymalną temperaturą około 15 stopni Celsjusza – przyznał Frey. – Kolejnym dużym wyzwaniem będzie identyfikacja enzymów rozkładających tworzywa sztuczne wytwarzanych przez szczepy drobnoustrojów i optymalizacja procesu w celu uzyskania dużych ilości białek. Ponadto może być potrzebna dalsza modyfikacja enzymów w celu optymalizacji właściwości takich jak stabilność białek”.
Zobacz także:
Nastąpi kolejna katastrofa na Odrze. Niebezpieczna bakteria szybko się rozprzestrzenia
