Revolucija u razgradivim materijalima: Nova plastika koja se razgrađuje u mjesec dana

U svijetu sve većih ekoloških izazova povezanih s plastičnim otpadom, znanstvenici su razvili potpuno novu vrstu biorazgradive plastike koja se razgrađuje u manje od mjesec dana. Ova inovacija potencijalno može preobraziti način na koji razmišljamo o plastici i njezinom utjecaju na okoliš, dok nam istovremeno daje nadu za bolju budućnost.

Bakterijski enzimi kao ključ rješenja

Temelj ove revolucionarne plastike leži u bakterijskim enzimima koji prirodno razgrađuju plastiku. Inspiracija za ovaj materijal dolazi iz proteina koji su otkriveni još 2016. godine u reciklažnim postrojenjima u Japanu. Otkriveno je da vrste bakterija poput Ideonella sakaiensis posjeduju jedinstvene sposobnosti razgradnje polietilen tereftalata (PET), često korištenog u ambalaži hrane i napitaka.

Znanstvenici su dalje usavršili ovaj proces stvaranjem novih, sintetičkih verzija tih enzima, koji su sposobni razgraditi plastiku čak i u manje kontroliranim uvjetima, čime se olakšava primjena u široj industriji. Ključ ovog uspjeha je učinak bakterijskih spora ugrađenih u samu strukturu plastike, koje pod odgovarajućim uvjetima pokreću proces razgradnje polimera.

Uloga bakterijskih spora u razgradnji

Bakterijske spore vrste Bacillus subtilis imaju ključnu ulogu u procesu razgradnje nove plastike. Ove spore, koje su visoko otporne na ekstremne temperature i pritiske, ugrađene su u plastiku, konkretno poliuretanski termoplast (TPU). Kada se plastika nađe u kompostnom okruženju, spore kliju i počinju proizvoditi enzime koji pokreću razgradnju. Ovakva otpornost i sposobnost preživljavanja u različitim uvjetima čini ih idealnima za primjenu u biorazgradivim materijalima koji čak mogu preživjeti teške uvjete industrijske proizvodnje.

Kako bi testirali biorazgradivost ovih materijala, znanstvenici su stvorili tanke trakice bioplastike koje su postavili u kompostne okoline – jednu s mikroorganizmima i drugu sterilnu, bez dodatne mikrobiološke aktivnosti. Unatoč nedostatku vanjskih mikroorganizama, unutar pet mjeseci došlo je do 90% razgradnje, što je fascinantno postignuće koje upućuje na samoodrživu prirodu ovog materijala, što mu omogućava širu primjenu u svakodnevnim uvjetima izvan kompostnih postrojenja.

Sinteza materijala i daljnji planovi

Plastika izrađena na bazi polikaprolaktona (PCL) osigurava odličnu otpornost i prilagodljivost pri proizvodnji. Znanstvenici s Kineske akademije znanosti razvili su metodu koja kombinira ugrađivanje bakterijskih spora unutar plastike s dodatnim upotrebom enzima lipaze iz bakterije Burkholderia cepacia, čime je vrijeme razgradnje smanjeno na samo tjedan dana. Ovakav pristup integraciji bakterija i enzima unutar same strukture polimera stvara snažan i učinkovit sustav koji potencijalno može eliminirati plastični otpad u mnogo kraćem roku od tradicionalnih metoda.

Planovi za budućnost uključuju širenje primjene ovog inovativnog materijala na druge vrste komercijalno dostupnih plastika poput PLA (polilaktične kiseline), PBAT (polibutilen adipat-ko-tereftalata) i PHA (polihidroksialkanoata). Cilj je postići komercijalnu proizvodnju i skalirati tehnologiju do razine koja će omogućiti smanjenje globalne ovisnosti o konvencionalnim plastičnim proizvodima.

Izazovi i potencijalna primjena

Jedan od najvećih izazova kod primjene ovakvih materijala je industrijska prilagodba i povećanje proizvodnje. Kako bi uspješno integrirali ovu tehnologiju u širu upotrebu, znanstvenici rade na optimizaciji procesa proizvodnje i istovremeno nastoje ubrzati procese razgradnje. PCL plastika već sada pokazuje izvanrednu otpornost na ekstremne uvjete, što je ključno za njezinu primjenu u svakodnevnim uvjetima.

Potencijalna primjena ovog materijala vrlo je raznolika; osim pakiranja, može se koristiti i u poljoprivredi kao folija za pokrivanje tla koja se sama razgrađuje nakon žetve, bez potrebe za dodatnim uklanjanjem. Znanstvenici su testirali otpornost spora u različitim uvjetima, uključujući kuhanje, a rezultati su pokazali da spore uspješno preživljavaju i pokreću proces razgradnje u takvim uvjetima, što otvara mogućnosti za širu primjenu.

Jedan od važnih rezultata ovog istraživanja je i stabilnost ovih materijala u dužem vremenskom periodu. U testiranju koje je provedeno uokolo 60 dana, plastika nije pokazala nikakve znakove destabilizacije čak ni u dodiru s gaziranim napitcima poput Spritea. Ovakva otpornost daje prednost ovim materijalima prilikom odabira za svakodnevne proizvode, posebice u prehrambenoj industriji gdje je važno održavati stabilnost ambalaže bez kompromitiranja sigurnosti.

Zaključak o materijalima koji obećavaju bolju budućnost

Iako je trenutačno istraživanje u fazi koncepta, njegov uspjeh nudi obećavajući korak prema rješavanju problema zagađenja plastikom. Održivi materijali koji se prirodno razgrađuju bez ostavljanja štetnih tragova predstavljaju veliki potencijal za budućnost, a rad znanstvenika s Kineske akademije znanosti i drugih institucija diljem svijeta pokazuje da tehnologija i priroda mogu surađivati na stvaranju čišćeg okoliša. Ključni cilj ostaje daljnje usavršavanje ovog koncepta i prilagodba tehnologije za širu komercijalnu primjenu, što bi moglo biti prekretnica u globalnoj borbi protiv plastičnog zagađenja.