Plastični otpad je problem. Većina plastike se ne može reciklirati, a mnoge koriste ograničene petrohemikalije koje zagađuju kao osnovne sastojke. Ali to se menja. U studiji objavljenoj u Nature Sustainabiliti, istraživači su uspešno konstruisali mikrobe da naprave biološke alternative za početne sastojke u plastici koja se može beskonačno reciklirati poznatoj kao poli(diketoenamin) ili PDK.
Ovo otkriće dolazi iz saradnje između stručnjaka u tri objekta u Nacionalnoj laboratoriji Lorensa Berklija (Laboratorija Berkli) Odeljenja za energetiku: Molekularnoj livnici, Zajedničkom institutu za bioenergiju (JBEI) i naprednom izvoru svetlosti.
„Ovo je prvi put da su bioproizvodi integrisani da bi se napravio PDK koji je pretežno bio zasnovan“, rekao je Bret Helms, naučnik u Molekularnoj livnici koji je vodio projekat. „I to je prvi put da vidite bio-prednost u odnosu na korišćenje petrohemikalija, kako u pogledu svojstava materijala, tako i u pogledu troškova proizvodnje u velikom obimu.
Za razliku od tradicionalne plastike, PDK se može više puta dekonstruisati u netaknute građevinske blokove i formirati u nove proizvode bez gubitka kvaliteta. PDK-ovi su prvobitno koristili građevne blokove dobijene od petrohemikalija, ali ti sastojci se mogu redizajnirati i proizvoditi pomoću mikroba.
Sada, nakon četiri godine truda, saradnici su manipulisali E. coli da bi šećere iz biljaka pretvorili u neke od početnih materijala — molekul poznat kao lakton trisirćetne kiseline ili bioTAL — i proizveli PDK sa otprilike 80% biološkog sadržaja. Video koji pokazuje kako se PDK plastika lako raspada kada se stavi u kiseli rastvor. Kiselina pomaže da se razbiju veze između monomera (gradivnih blokova plastike) i odvoje ih od hemijskih aditiva koji plastici daju njen izgled i osećaj. Zasluge: Peter Christensen/Berkelei Lab
„Pokazali smo da je put do 100% bio-sadržaja plastike koja se može reciklirati izvodljiv“, rekao je Džeremi Demarto, naučnik projekta u timu koji doprinosi razvoju biopolimera. „To ćete videti od nas u budućnosti.
PDK se mogu koristiti za različite proizvode, uključujući lepkove, fleksibilne predmete poput kompjuterskih kablova ili kaiševa za satove, građevinske materijale i „tvrde termosetove“, krutu plastiku napravljenu kroz proces očvršćavanja. Istraživači su bili iznenađeni kada su otkrili da je ugrađivanje bioTAL-a u materijal proširilo opseg radne temperature do 60° Celzijusa u poređenju sa petrohemijskom verzijom. Ovo otvara vrata za korišćenje PDK-a u predmetima kojima su potrebne specifične radne temperature, uključujući sportsku opremu i automobilske delove kao što su branici ili kontrolne table.
Program Ujedinjenih nacija za životnu sredinu procenjuje da u svetu proizvedemo oko 400 miliona tona plastičnog otpada svake godine, a predviđa se da će se taj broj popeti na više od milijardu tona do 2050. Od 7 milijardi tona plastičnog otpada koji je već stvoren, samo oko 10 % je reciklirano, dok se većina odlaže na deponije ili spaljuje.
„Ne možemo nastaviti da koristimo naše sve manje zalihe fosilnih goriva da nahranimo ovu neutaživu želju za plastikom“, rekao je Džej Kizling, profesor na UC Berkliju, viši naučnik fakulteta u oblasti bionauka u laboratoriji Berkli i izvršni direktor JBEI. „Želimo da pomognemo u rešavanju problema plastičnog otpada stvaranjem materijala koji su i bioobnovljivi i kružni – i pružajući podsticaj kompanijama da ih koriste. Tada bi ljudi mogli da imaju proizvode koji su im potrebni za vreme kada su im potrebni, pre nego što se ti predmeti transformišu u nešto novo“.
Studija se takođe zasniva na ekološkoj i tehnološkoj analizi iz 2021. godine, koja je pokazala da PDK plastika može biti komercijalno konkurentna konvencionalnoj plastici ako se proizvodi u velikim razmerama.
„Naši novi rezultati su izuzetno ohrabrujući“, rekla je Korin Skoun, naučnica u oblasti energetskih tehnologija Berkli laboratorije i potpredsednica JBEI. „Otkrili smo da bismo uz čak i skromna poboljšanja proizvodnog procesa uskoro mogli da pravimo PDK plastiku na biološkoj bazi koja je i jeftinija i emituje manje CO 2 od onih napravljenih od fosilnih goriva.
Ta poboljšanja bi uključivala ubrzavanje brzine kojom mikrobi pretvaraju šećere u bioTAL, koristeći bakterije koje mogu da transformišu širi spektar šećera i drugih jedinjenja biljnog porekla, i napajanje objekta obnovljivom energijom.
