Plastik, który szybko się rozkłada. Naukowcom pomogły bakterie

Tworzywa sztuczne trafiające do naszego ekosystemu są problemem, o którym mówi się od lat i z którym nieustannie walczą zajmujący się tematem naukowcy i ekolodzy. Wielkim zagrożeniem jest zwłaszcza mikroplastik, który w dziesiątkach ton ląduje w oceanach, powodując skażenie ich na setki czy tysiące lat. Jego ślady znaleziono nawet na dnie Rowu Mariańskiego, czyli najgłębszego i najbardziej izolowanego miejsca na Ziemi.

Problem ten szczególnie dotyczy środowiska oceanografów, którzy często korzystają z jednorazowych, plastikowych instrumentów obserwacyjnych, które rozmieszczone w oceanie zwykle już tam pozostają, co tylko zwiększa ilość śmieci w wodzie. Potrzebne są trwałe materiały, które w warunkach morskich ulegną samodzielnej degradacji bez obciążania środowiska naturalnego.

Z rozwiązaniem problemu nadciąga grupa pod nazwą Nereid Biomaterials, która opracowuje biotworzywa możliwe do degradacji w środowisku oceanicznym. Zespół naukowców z wielu amerykańskich uniwersytetów sprzymierzył się ekologami z położonego przy wybrzeżu Kalifornii Narodowego Rezerwatu Morskiego Channel Islands i działającą w branży firmą Mango Materials. Na ten cel amerykańska agencja Narodowa Fundacja Nauki (NSF) przekazała grant w wysokości 5 milionów dolarów.

Aby stworzyć biodegradowalny plastik, zespół postanowił naśladować procesy występujące w naturze. Materiał z jakiego korzystają to polihydroksymaślan (PHB), naturalnie produkowany przez bakterie polimer. Ponieważ jest on substancją występującą w przyrodzie, istnieją w oceanie mikroby, które wyewoluowały tak, by móc go rozkładać. Naukowcy hodują też nowe szczepy bakterii, które będą rozkładać PHB szybciej lub wolniej, w zależności od tego, jaka będzie pożądana trwałość danego materiału. Dodatkową korzyścią jest fakt, że te same bakterie "zasilają się" też metanem emitowanym do wody przez oczyszczalnie ścieków.

A jak z polimeru wytwarzanego przez bakterie zrobić użyteczny przedmiot z tworzywa? Część zespołu pod przewodnictwem profesor Anne S. Meyer z Uniwersytetu Rochester opracowała pierwsze w swoim rodzaju bakteryjne drukarki 3D. Dzięki temu, produkując dany element, można poprzez strategiczne umieszczenie bakterii żywiących się PHB określić, kiedy i jak szybko biopolimer ulegnie degradacji. 

W ramach testów biodegradowalnych tworzyw sztucznych stworzono instrumenty naukowe do pomiaru obiegu węgla w oceanie. Wydrukowane w 3D części z bioplastiku ulegną następnie rozkładowi, nie przyczyniając się jednocześnie do problemu zanieczyszczania mórz plastikiem. Profesor Meyer zaznacza, że w kolejnych fazach projektu produkowane przez nich materiały będą miały zastosowanie daleko wykraczające poza produkcję oprzyrządowania oceanicznego. Podkreśla też, że polimery te mogą być na tyle trwałe, by stosować je w przemyśle morskim i rybołówstwie.