اكتشاف ميكروبات تهضم المواد البلاستيكية عند 15 درجة مئوية.. اختراق محتمل لإعادة التدوير
تقليل التكاليف والعبء البيئي لعملية إعادة التدوير الأنزيمي للبلاستيك
اكتشف العلماء الميكروبات التي يمكنها هضم المواد البلاستيكية في درجات حرارة منخفضة في جبال الألب والقطب الشمالي، والتي يمكن أن تكون أداة قيمة في إعادة التدوير.
تم بالفعل العثور على العديد من الكائنات الحية الدقيقة التي يمكنها القيام بذلك، ولكنها عادة ما تعمل فقط في درجات حرارة أعلى من 30 درجة مئوية، هذا يعني أن استخدامها في الممارسة الصناعية مكلف للغاية، بسبب التدفئة المطلوبة، وهذا يعني أيضًا أن استخدامها ليس محايدًا للكربون.
اكتشف علماء من المعهد الفيدرالي السويسري WSL، ميكروبات يمكنها القيام بذلك عند 15 درجة مئوية، مما قد يؤدي إلى اختراق في إعادة تدوير الميكروبات.
عينات من 19 سلالة
نُشرت النتائج التي توصلوا إليها في مجلة Frontiers in Microbiology ، حيث أخذ الدكتور جويل روثي من WSL وزملاؤه عينات من 19 سلالة من البكتيريا و15 من الفطريات التي تنمو على بلاستيك حر أو مدفون عمدًا في الأرض لمدة عام واحد في جرينلاند وسفالبارد وسويسرا.
لقد سمحوا للميكروبات بالنمو كمزارع أحادية السلالة في المختبر في الظلام عند 15 درجة مئوية واختبروها لمعرفة ما إذا كان بإمكانهم هضم أنواع مختلفة من البلاستيك.
السلالات البكتيرية تنتمي إلى 13 جنسًا
أظهرت النتائج أن السلالات البكتيرية تنتمي إلى 13 جنسًا في phyla actinobacteria والبكتيريا البروتينية، والفطريات تنتمي إلى 10 أجناس في phyla ascomycota و mucoromycota.
تضمنت المواد البلاستيكية التي تم اختبارها البولي إيثيلين غير القابل للتحلل الحيوي (PE) والبوليستر والبولي يوريثين القابل للتحلل الحيوي (PUR)، بالإضافة إلى مزيجين قابلين للتحلل الحيوي من البولي بيوتيلين أديباتي تريفثاليت (PBAT) وحمض متعدد حمض اللبنيك (PLA).
السلالات لا تهضم البولي إيثيلين
لم تكن أي من السلالات قادرة على هضم البولي إيثيلين، حتى بعد 126 يومًا من الحضانة على هذه المواد البلاستيكية، لكن 19 سلالة (56٪)، بما في ذلك 11 نوعًا من الفطريات وثماني بكتيريا، تمكنت من هضم البولي يوريثان عند درجة حرارة 15 مئوية، بينما تمكنت 14 نوعًا من الفطريات وثلاث بكتيريا من هضم الخلائط البلاستيكية لـ PBAT و PLA.
قال روثي: “نظهر هنا أن الأصناف الميكروبية الجديدة التي تم الحصول عليها من” البلاستسفير “لتربة جبال الألب والقطب الشمالي كانت قادرة على تكسير المواد البلاستيكية القابلة للتحلل عند درجة حرارة 15 مئوية، يمكن أن تساعد هذه الكائنات في تقليل التكاليف والعبء البيئي لعملية إعادة التدوير الأنزيمي للبلاستيك”.
وأضاف أنه كان من المدهش أن يكون جزءًا كبيرًا من السلالات المختبرة قادرًا على تحلل نوع واحد على الأقل من اللدائن المختبرة.
اختبر العلماء أيضًا أفضل العناصر أداءً ووجدوا أنهما نوعان من الفطريات غير معروفتين في أجناس neodevriesia و lachnellula ، والتي يمكن أن تهضم جميع المواد البلاستيكية المختبرة باستثناء PE.
في حين أن البلاستيك لم يستخدم إلا على نطاق واسع منذ الخمسينيات من القرن الماضي، إلا أن الميكروبات يمكن أن تتحلل من البوليمرات لأنها تشبه بعض الهياكل الموجودة في الخلايا النباتية.
أوضح الدكتور بيت فراي، أحد مؤلفي الدراسة: “لقد ثبت أن الميكروبات تنتج مجموعة متنوعة من الانزيمات المهينة للبوليمر التي تشارك في تكسير جدران الخلايا النباتية، على وجه الخصوص، غالبًا ما يتم الإبلاغ عن الفطريات المسببة للأمراض النباتية لتحلل البوليسترات، نظرًا لقدرتها على إنتاج الكيتينازات ، والتي تستهدف البوليمرات البلاستيكية نظرًا لتشابهها مع البوليمر كوتين النباتي.
اختبر العلماء الميكروبات عند درجة حرارة واحدة فقط، لذلك لم يعثروا بعد على أفضل نوع يمكن استخدامه، ومع ذلك ، يقولون إنه يعمل بشكل جيد بين 4 و 20 درجة مئوية.
قال فراي: “التحدي الكبير التالي سيكون تحديد الإنزيمات المهينة للبلاستيك التي تنتجها السلالات الميكروبية وتحسين العملية للحصول على كميات كبيرة من البروتينات، بالإضافة إلى ذلك، قد تكون هناك حاجة إلى مزيد من التعديل على الإنزيمات لتحسين الخصائص مثل استقرار البروتين “.
