Zamislite da koristite insekte kao izvor hemikalija za pravljenje plastike koja se kasnije može biorazgraditi — uz pomoć te iste vrste buba. Taj koncept je bliži stvarnosti nego što biste očekivali. Istraživači opisuju svoj dosadašnji napredak, uključujući izolaciju i prečišćavanje hemikalija dobijenih od insekata i njihovu konverziju u funkcionalnu bioplastiku, na jesenjem sastanku Američkog hemijskog društva (ACS).
„Već 20 godina, moja grupa je razvijala metode za transformaciju prirodnih proizvoda — kao što je glukoza dobijena iz šećerne trske ili drveća — u razgradive, svarljive polimere koji ne opstaju u životnoj sredini“, kaže Karen Vuli, dr. glavni istraživač projekta. „Ali ti prirodni proizvodi se beru iz resursa koji se takođe koriste za hranu, gorivo, izgradnju i transport.“
Tako je Vuli počeo da traži alternativne izvore koji ne bi imali ove konkurentne aplikacije. Njen kolega Džefri Tomberlin, dr., predložio je da bi mogla da koristi otpadne proizvode koji su ostali od uzgoja crnih muva, industrije koja se širi, u čijem razvoju on pomaže.
Larve ovih muva sadrže mnogo proteina i drugih hranljivih jedinjenja, pa se nezreli insekti sve više uzgajaju za ishranu životinja i za konzumiranje otpada. Međutim, odrasle jedinke imaju kratak životni vek nakon što im se dani parenja završe, a zatim se odbacuju. Na Tomberlinov predlog, ti odrasli leševi postali su novi početni materijal za Vulijev tim. „Uzimamo nešto što je bukvalno smeće i od toga pravimo nešto korisno“, kaže Kesidi Tibets, diplomirani student koji radi na projektu u Vulijevoj laboratoriji na Teksaškom A&M univerzitetu.
Kada je Tibets pregledala mrtve muve, utvrdila je da je hitin glavna komponenta. Ovaj netoksični, biorazgradivi polimer na bazi šećera jača ljusku ili egzoskelet insekata i rakova. Proizvođači već izvlače hitin iz ljuske škampa i rakova za različite primene, a Tibbetts primenjuje slične tehnike koristeći ispiranje etanolom, kiselu demineralizaciju, osnovnu deproteinizaciju i dekolorizaciju izbeljivača kako bi ga izvukao i prečistio iz leševa insekata.
Ona kaže da je njen hitin u prahu iz muva verovatno čistiji, jer mu nedostaje žućkasta boja i grudasta tekstura tradicionalnog proizvoda. Ona takođe napominje da bi dobijanje hitina od muva moglo da izbegne moguću zabrinutost zbog nekih alergija na morsku hranu. Neki drugi istraživači izoluju hitin ili proteine iz larvi muva, ali Vuli kaže da je njen tim prvi za koga zna da koristi hitin od odbačenih odraslih muva, koje se – za razliku od larvi – ne koriste za ishranu.
Dok Tibets nastavlja da usavršava svoje tehnike ekstrakcije, Hongming Guo, još jedan diplomirani student u Vulijevoj laboratoriji, pretvara prečišćeni hitin u sličan polimer poznat kao hitozan. On to radi uklanjanjem hitinskih acetil grupa. To otkriva hemijski reaktivne amino grupe koje se mogu funkcionalizovati i zatim umrežiti. Ovi koraci transformišu hitozan u korisnu bioplastiku kao što su superapsorbujući hidrogelovi, koji su 3D polimerne mreže koje apsorbuju vodu.
Guo je proizveo hidrogel koji može da apsorbuje 47 puta svoje težine u vodi za samo jedan minut. Ovaj proizvod bi potencijalno mogao da se koristi u tlu obradivih površina za hvatanje vode iz poplava, a zatim polako oslobađanje vlage tokom narednih suša, kaže Vuli. „Ovde u Teksasu, stalno smo ili u situaciji poplave ili suše“, objašnjava ona, „pa sam pokušavala da smislim kako možemo da napravimo superupijajući hidrogel koji bi to mogao da reši“. I pošto je hidrogel biorazgradiv, ona kaže da bi postepeno trebalo da oslobađa svoje molekularne komponente kao hranljive materije za useve.
Zatim, tim će započeti projekat razlaganja hitina u njegove monomerne glukozamine. Ovi mali molekuli šećera će se zatim koristiti za proizvodnju bioplastike, kao što su polikarbonati ili poliuretani, koji se tradicionalno prave od petrohemikalija. Crni vojnici takođe sadrže mnoga druga korisna jedinjenja koja grupa planira da koristi kao polazne materijale, uključujući proteine, DNK, masne kiseline, lipide i vitamine.
Proizvodi napravljeni od ovih hemijskih građevinskih blokova su namenjeni da se razgrađuju ili vare kada se odbace, tako da neće doprineti trenutnom problemu zagađenja plastikom. Vulijeva vizija tog procesa bi ga uskladila sa konceptom održive, kružne ekonomije: „Na kraju krajeva, želeli bismo da insekti jedu otpadnu plastiku kao izvor hrane, a onda bismo ih ponovo sakupili i prikupili njihove komponente da bismo napravili novu plastiku. ,“ ona kaže. „Dakle, insekti ne bi bili samo izvor, već bi i onda ‘potrošili’ odbačenu plastiku.“
