Zanieczyszczenie tworzywami sztucznymi to globalny problem, który zagraża środowisku i zdrowiu ludzi. Jednak niektóre mikroorganizmy mają zdolność rozkładania plastiku i wykorzystywania go jako źródła energii.
Te drobnoustroje mogą potencjalnie pomóc zmniejszyć ilość odpadów z tworzyw sztucznych i przetworzyć je na użyteczne produkty.
Jednak większość znanych drobnoustrojów rozkładających tworzywa sztuczne wymaga wysokich temperatur (powyżej 30°C), aby skutecznie funkcjonować.
Ogranicza to ich zastosowania przemysłowe, ponieważ ogrzewanie plastiku i drobnoustrojów zwiększyłoby koszty i ślad węglowy procesu recyklingu.
Przystosowane do zimna drobnoustroje z gleb alpejskich i arktycznych
Zespół naukowców ze Szwajcarii odkrył 19 nowych szczepów bakterii i grzybów, które mogą trawić biodegradowalne tworzywa sztuczne w niskich temperaturach (15°C).
Drobnoustroje te zostały wyizolowane z gleb alpejskich i arktycznych, gdzie żyją na plastikowych śmieciach nagromadzonych w tych odległych regionach.
Naukowcy pobrali próbki gleby z Grenlandii, Svalbardu i Szwajcarii i przebadali je pod kątem drobnoustrojów, które mogą rosnąć na różnych rodzajach plastiku.
Zidentyfikowali 13 rodzajów bakterii i 10 rodzajów grzybów, które wykazywały aktywność degradującą tworzywa sztuczne w temperaturze 15°C.
Drobnoustroje były w stanie rozłożyć poliester-poliuretan (PUR) i dwie dostępne w handlu biodegradowalne mieszaniny poli(tereftalanu adypinianu butylenu) (PBAT) i kwasu polimlekowego (PLA).
Jednak żaden z nich nie byłby w stanie zdegradować nieulegającego biodegradacji polietylenu (PE), który jest jednym z najpowszechniejszych tworzyw sztucznych na świecie.
Naukowcy wykorzystali techniki molekularne i biochemiczne, aby potwierdzić, że drobnoustroje były w stanie rozdrobnić polimery PBAT i PLA na mniejsze cząsteczki.
Odkryli również, że niektóre drobnoustroje wytwarzają enzymy, które mogą katalizować degradację plastiku.
Inne przykłady drobnoustrojów rozkładających tworzywa sztuczne
Odkrycie tych zaadaptowanych do zimna drobnoustrojów dodaje do rosnącej listy mikroorganizmów, które mogą rozkładać różne rodzaje tworzyw sztucznych.
Na przykład stwierdzono, że bakteria o nazwie Ideonella sakaiensis rozkłada PET za pomocą dwóch enzymów. Inna bakteria o nazwie Pseudomonas putida została zmodyfikowana tak, aby wytwarzała enzym, który może rozkładać poliuretan.
Bakterie nie są jedynymi mikroorganizmami ewoluującymi w celu degradacji plastiku. Wyizolowane z gleby składowiska grzyby Trichoderma viride i Aspergillus nomius rozkładały znalezione na składowisku tworzywa sztuczne.
A grzyb morski Zalerion maritimum rozkładał małe kawałki plastiku, zwane mikroplastikami, które można znaleźć w oceanach.
Potencjalne zastosowania i wyzwania
Odkrycie tych przystosowanych do zimna drobnoustrojów otwiera nowe możliwości recyklingu biodegradowalnych tworzyw sztucznych w niskich temperaturach. Może to zaoszczędzić energię i pieniądze, a także zmniejszyć wpływ procesu na środowisko.
Jednak nadal istnieją pewne wyzwania do pokonania, zanim te drobnoustroje będą mogły być wykorzystywane na dużą skalę.
Na przykład naukowcy muszą zoptymalizować warunki ich wzrostu i aktywności, a także przetestować ich skuteczność na rzeczywistych odpadach z tworzyw sztucznych.
Ponadto muszą zapewnić, że drobnoustroje są bezpieczne i nie stanowią żadnego zagrożenia dla zdrowia ludzkiego ani różnorodności biologicznej.
Naukowcy zwracają również uwagę, że biodegradowalne tworzywa sztuczne nie są idealnym rozwiązaniem problemu plastiku, ponieważ nadal mają negatywny wpływ na środowisko i dziką przyrodę.
W związku z tym podkreślają potrzebę ograniczenia produkcji i zużycia plastiku, a także usprawnienia jego zbiórki i utylizacji.
Opracowanie: irme.pl