میکروب‌هایی که پلاستیک‌ها را تجریه می‌کنند

0

یک نوع ماده به خصوص گسترده وجود دارد که تقریباً هیچ میکروبی نمی‌تواند تجزیه بیولوژیکی باشد: پلاستیک. برای تهیه بیشتر پلاستیک‌ها، مولکول‌ها از نفت، گاز و زغال سنگ تصفیه شده و به زنجیر‌های طولانی و مکرر به نام پلیمر‌ها تبدیل می‌شوند. این فرایند اغلب به دمای بالاتر از ۱۰۰ درجه سانتیگراد، فشار فوق‌العاده بالا و اصلاحات شیمیایی مختلف نیاز دارد. پلیمر‌های ساخته شده توسط انسان با پلیمر‌های موجود در طبیعت کاملاً متفاوت است. و از آنجا که آن‌ها فقط از دهه ۱۹۵۰ در اطراف بوده‌اند، بیشتر میکروب‌ها وقت لازم برای تکامل آنزیم‌ها برای هضم آن‌ها را ندارند. ایجاد مسائل حتی دشوارتر، شکستن پیوند‌های شیمیایی بیشتر پلاستیک‌ها نیاز به درجه حرارت بالایی دارد که قابل مقایسه با مواردی است که برای ایجاد آن‌ها استفاده می‌شود – و چنین گرما برای اکثر میکروب‌ها کشنده است.

این بدان معنی است که بیشتر پلاستیک‌ها هرگز از نظر بیولوژیکی تخریب نمی‌شوند – آن‌ها فقط به قطعات بی‌شماری، ریز و درشت تبدیل می‌شوند. و قطعاتی از رایج‌ترین پلاستیک‌ها مانند پلی اتیلن، پلی پروپیلن و پلی استر-ترتلات برای چندین دهه است که جمع می‌شوند.

هر ساله بشریت تقریباً ۴۰۰ میلیون تن پلاستیک دیگر تولید می‌کند که ۸۰ ٪ از آن‌ها به عنوان زباله دور ریخته می‌شود. از آن زباله‌های پلاستیکی، تنها ۱۰ ٪ بازیافت می‌شود. ۶۰ ٪ سوزانده می‌شوند یا به محل دفن زباله‌ها ‌می‌روند و ۳۰ ٪ نشت به محیط زیست می‌رسد که در آن قرن‌ها اکوسیستم‌های طبیعی را آلوده می‌کند. تخمین‌زده می‌شود ۱۰ میلیون تن زباله پلاستیکی هر سال در اقیانوس به پایان برسد، بیشتر به صورت قطعات میکروپلاستیک که زنجیره غذایی را آلوده می‌کنند.

خوشبختانه، میکروب‌هایی وجود دارند که ممکن است بتوانند نیش را از این مشکل رو به رشد خارج کنند. در سال ۲۰۱۶، تیمی از محققان ژاپنی که از لجن در یک کارخانه بازیافت بطری پلاستیک استفاده می‌کنند، Ideonella Sakaiensis 201-F6 را کشف کردند. این باکتری که قبلاً مشخص نشده بود حاوی دو آنزیم بود که قادر به شکستن آهسته پلیمر‌های حیوان خانگی در دما‌های نسبتاً کم بودند. محققان ژن‌های برنامه‌نویسی را برای این آنزیم‌های هضم پلاستیکی جدا کردند و به سایر مهندسی‌های زیستی اجازه دادند که این جفت را با هم ترکیب و بهبود بخشند-ایجاد آنزیم‌های فوق‌العاده‌ای که می‌توانند PET را تا ۶ برابر سریعتر تجزیه کنند.

حتی با این افزایش، این آنزیم‌های آزمایشگاهی هنوز هفته‌ها طول کشیدند تا یک فیلم نازک از PET را تخریب کنند و آن‌ها در دما‌های زیر ۴۰ درجه سانتیگراد بهترین کار را انجام دادند. با این حال، گروه دیگری از دانشمندان ژاپن در حال تحقیق در مورد آنزیم‌های باکتریایی سازگار با محیط‌های درجه حرارت بالا مانند شمع‌های کمپوست بودند. و در یک شمع مخصوصاً گرم از برگ‌ها و شاخه‌های پوسیده، آن‌ها توالی ژن را برای آنزیم‌های تحقیر‌آمیز قدرتمند معروف به برش‌های کمپوست شاخه برگ پیدا کردند. با استفاده از میکروارگانیسم‌های با رشد سریع، محققان دیگر توانستند مقادیر زیادی از این آنزیم‌ها را از نظر ژنتیکی مهندسی کنند. آن‌ها سپس انواع ویژه‌ای از برش‌ها را افزایش داده و انتخاب کردند که می‌توانند پلاستیک PET را در محیط‌هایی که به ۷۰ درجه سانتیگراد رسیده‌اند تخریب کنند – درجه حرارت بالا که می‌تواند پلیمر‌های PET را تضعیف کرده و آن‌ها را هضم کند.

با کمک این و سایر دیه‌های کوچک، آینده بازیافت حیوان خانگی امیدوار‌کننده به نظر می‌رسد. اما حیوان خانگی فقط یک نوع پلاستیک است. ما هنوز به روش‌هایی برای تخریب بیولوژیکی انواع دیگر، از جمله PE‌های فراوان و PPS که فقط در دمای بسیار بالاتر از ۱۳۰ درجه سانتیگراد شروع می‌شوند، نیاز داریم. محققان در حال حاضر از میکروب یا آنزیم‌ها به اندازه کافی سخت برای تحمل چنین دما نمی‌دانند. بنابراین در حال حاضر، اصلی‌ترین راه ما با این پلاستیک‌ها از طریق فرآیند‌های فیزیکی و شیمیایی با انرژی است.

امروزه فقط بخش کوچکی از شستشوی پلاستیکی می‌تواند توسط میکروب‌ها از نظر بیولوژیکی تخریب شود. محققان به دنبال پلاستیک‌های تحمل گرما بیشتر در خصمانه‌ترین محیط‌های سیاره و مهندسی آنزیم‌های پلاستیک بهتر در آزمایشگاه هستند.

اما ما نمی‌توانیم فقط به این یاران کوچک اعتماد کنیم تا ظروف سرباز یا مسافر عظیم خود را تمیز کنیم. ما باید به طور کامل در رابطه خود با پلاستیک تجدید نظر کنیم، از پلاستیک‌های موجود استفاده بهتری داشته باشیم و تولید بیشتری از همین موارد را متوقف کنیم. و ما فوراً نیاز به طراحی انواع پلیمر‌های سازگار با محیط زیست داریم که همراهان رو به رشد پلاستیک‌های ما به راحتی می‌توانند از بین بروند.

 

ارسال یک پاسخ

آدرس ایمیل شما منتشر نخواهد شد.