Descoperire epocală: plasticul viu, produs de bacterii

Un colectiv de cercetătorii de la Universitatea San Diego. din California, au dezvoltat o formă biodegrdabilă de poliuretan termoplastic (TPU), un plastic viu, comercial moale, dar durabil. Materialul este utilizat în producția de încălțăminte, covorașe, perne și spumă cu memorie.

Practic, „plasticul viu” este obținut din spori bacterieni care, atunci când sunt expuși la nutrienții prezenți în compost, germinează și descompun

TPU biodegradabil a fost realizat cu spori bacterieni dintr-o tulpină de Bacillus subtilis care are capacitatea de a descompune materialele polimerice din plastic.

„Este o proprietate inerentă a acestor bacterii”, a spus Jon Pokorski, coautorul principal al studiului, profesor de nanoinginerie la UC San Diego „Am luat câteva tulpini și le-am evaluat capacitatea de a folosi TPU ca o singură sursă de carbon, apoi am ales-o pe cea care a crescut cel mai bine.”

Cercetătorii au folosit spori bacterieni, o formă latentă de bacterii, datorită rezistenței lor la condițiile dure de mediu. Spre deosebire de sporii fungici, care au rol de reproducere, sporii bacterieni au un scut proteic protector care permite bacteriilor să supraviețuiască în stare vegetativă.

Pentru a face plasticul biodegradabil, cercetătorii au introdus spori de Bacillus subtilis și pelete TPU într-un extruder de plastic. Ingredientele au fost amestecate și topite la 135 de grade Celsius, apoi extrudate sub formă de benzi subțiri de plastic.

Pentru a evalua biodegradabilitatea materialului, benzile au fost plasate atât în medii de compost microbiologic active, cât și sterile. Instalațiile de compost au fost menținute la 37 de grade Celsius, cu o umiditate relativă cuprinsă între 44 și 55%. Apa și alți nutrienți din compost au declanșat germinarea sporilor din benzile de plastic, care au ajuns la o degradare de 90% în cinci luni.

„Ceea ce este remarcabil este că materialul nostru se descompune chiar și fără prezența unor microbi suplimentari”, a spus Pokorski. „Șansele sunt că majoritatea acestor materiale plastice probabil să nu ajungă în instalații de compostare bogate în microbi. Deci, această capacitate de a se autodegrada într-un mediu fără microbi face tehnologia noastră mai versatilă.”

Deși cercetătorii trebuie încă să studieze ce rămâne în urmă după degradarea materialului, ei observă că orice spor bacterian persistent este probabil inofensiv. Bacillus subtilis este o tulpină folosită în probiotice și este considerată sigură pentru oameni și animale – poate fi chiar benefică pentru sănătatea plantelor.

Urmează trecerea la producția industrială din plasticul viu

„Am evoluat continuu celulele din nou și din nou până când am ajuns la o tulpină care este optimizată pentru a tolera căldura”, a spus Adam Feist, coautor al studiului, cercetător în bioinginerie la UC San Diego Jacobs School of Engineering. „Este uimitor cât de bine a funcționat acest proces de evoluție și selecție bacteriană în acest scop.”

În timp ce studiul actual s-a concentrat pe producerea de cantități mai mici la scară de laborator pentru a înțelege fezabilitatea, cercetătorii lucrează la optimizarea abordării pentru utilizare la scară industrială. Eforturile continue includ creșterea producției la cantități de kilograme de plastic viu, evoluția bacteriilor pentru a descompune mai repede materialele plastice și explorarea altor tipuri de materiale plastice dincolo de TPU.

„Există multe tipuri diferite de materiale plastice comerciale care ajung în mediu – TPU este doar unul dintre ele”, a spus Feist. „Unul dintre următorii noștri pași este să lărgim sfera materialelor biodegradabile pe care le putem realiza cu această tehnologie.”

Un alt aspect epocal al descoperirii este că înlătură utilizarea petrolului ca materie primă pentru producerea plasticului.

Această cercetare a fost finanțată de Biroul pentru Eficiență Energetică și Energie Regenerabilă al Departamentului de Energie din SUA.