Élő műanyag: véget vethet a műanyagszennyezésnek

A biológiailag lebomló „élő műanyag” hőre lágyuló poliuretán pelleteket (balra) és Bacillus subtilis spórákat (jobbra) kombinál
A biológiailag lebomló „élő műanyag” hőre lágyuló poliuretán pelleteket (balra) és Bacillus subtilis spórákat (jobbra) kombinál. Ezeket a spórákat úgy alakították ki, hogy túléljék a műanyag előállításához használt magas hőmérsékletet
Vágólapra másolva!
A műanyagtól való függőségünk óriási problémává vált, ezért a kutatók izgatottan várnak egy új típusú anyagot, amely a benne élő baktériumspóráknak köszönhetően beépített biológiai lebontó képességgel rendelkezik. Az új, úgymond „önemésztő” műanyag a termoplasztikus poliuretánt (TPU) és a Bacillus subtilis baktériumokat egyesíti, amelyeket úgy kellett megtervezni, hogy túléljék a műanyaggyártás során fellépő magas hőmérsékletet.
Vágólapra másolva!

Kifejlesztették az élő műanyagot

A Nature Communications tudományos szaklapban publikált, új tanulmány mögött álló kutatócsoport ismételten növekvő hőhatásnak tette ki a spórákat, amiből megállapította, hogy a baktériumok képesek megbirkózni a baktériumspórák és a TPU összekeveréséhez szükséges 135 Celsius-fokos hőmérséklettel.

A műanyagok gyors lebontására irányuló korábbi erőfeszítések során a baktériumenzimeket és gombákat gyakran talajból és komposztkupacokból szerezték be, ahol ezek a mikrobák a természetben bőségesen megtalálhatóak. 

A biológiailag lebomló „élő műanyag” hőre lágyuló poliuretán pelleteket (balra) és Bacillus subtilis spórákat (jobbra) kombinál
A biológiailag lebomló „élő műanyag” hőre lágyuló poliuretán pelleteket (balra) és Bacillus subtilis spórákat (jobbra) kombinál. Ezeket a spórákat úgy alakították ki, hogy túléljék a műanyag előállításához használt magas hőmérsékletet
Fotó: David Baillot/UC San Diego Jacobs School of Engineering

Ennek az új anyagnak azonban csak a benne lévő baktériumspórákra van szüksége, amelyeket némi tápanyaggal és nedvességgel „ébresztettek fel”, hogy elkezdjék a lebontást.

Ami figyelemre méltó, hogy az anyagunk további mikrobák jelenléte nélkül is lebomlik. Valószínűleg a legtöbb ilyen műanyag nem fog mikrobákban gazdag komposztáló létesítményekbe kerülni. Így ez a mikrobamentes környezetben való önlebomlás képessége sokoldalúbbá teszi a technológiánkat

 – mondja Jon Pokorski, a San Diegói Egyetem (UC San Diego) polimer kutatója, a csapat vezetője a ScienceAlert online tudományos portálnak.

A kutatás több fontos szakaszt foglalt magában, ami a B. subtilis kiválasztásával kezdődött. Ez egy olyan baktériumtípus, amelyet már korábban összefüggésbe hoztak a műanyag lebontásával, és amely a szokásos táplálék- és energiaellátás nélkül, nyugalmi állapotban is képes túlélni. Egy másik szakaszban az új műanyag bomlási sebességét vizsgálták: ideális komposztálási körülmények között újra „felébresztették” a baktériumokat alvó állapotukból, és 

a műanyag 90 százaléka öt hónap alatt eltűnt. 

A szakemberek pozitív jeleket láttak arra vonatkozóan, hogy kevésbé ideális körülmények között is bekövetkezhet bizonyos szintű lebomlás. Ez kulcsfontosságú lehet a műanyag ártalmatlanításakor. A kutatások azt mutatják, hogy nem minden „komposztálható” műanyag bomlik le úgy, ahogyan azt reklámozzák.

 

Rohamosan növekszik a műanyaggyártás

Amellett, hogy a kutatók biológiailag lebomlóvá tették a műanyagot, a baktériumspórák mintegy 30 százalékkal erősebbé tették az anyagot, és a nyújthatóságát is növelték.

Mindkét tulajdonság nagymértékben javult pusztán a spórák hozzáadásával. Ez azért nagyszerű, mert a spórák hozzáadása a mechanikai tulajdonságokat az ismert korlátokon túlmutat, ahol korábban kompromisszumot kellett kötni a szakítószilárdság és a nyújthatóság között 

– magyarázta Pokorski, hozzátéve, hogy a TPU-t széles körben használják mindenféle termékben, a telefontoktól az autóalkatrészekig, de jelenleg nincs hatékony módja az újrahasznosításának. 

TPU
Sima TPU (felül) és „élő” TPU (alul) csíkok a bomlás különböző szakaszaiban, öt hónapon keresztül
Fotó: UCSD

Mivel a műanyaggyártás rohamosan növekszik, a tudósok szerint ezért van sürgősen szükségünk olyan módszerekre, amelyekkel korlátozhatjuk, hogy mennyi kerül a környezetbe belőle. Úgy vélik, a jövőbeni kutatások terén még rengeteg lehetőség kínálkozik: a 

bomlás után visszamaradó baktériumok ártalmatlanná tételétől kezdve a műanyagok és baktériumok különböző kombinációinak kikísérletezésén át az egész folyamat továbbfejlesztéséig.

Más kutatók eközben olyan műanyagokat próbálnak előállítani, amelyek nem fosszilis tüzelőanyagokból, például kőolajból vagy azok származékaiból készülnek.