Mnoho plastových předmětů je vyrobeno pro jednorázové použití, ale jejich materiály mohou v prostředí zůstat roky nebo dokonce staletí. Vědci nyní zkoumají jiný přístup: živé plasty, materiály obsahující mikroorganismy, které lze aktivovat k rozkladu polymeru, když už není potřeba.
Ve studii publikované v časopise ACS Applied Polymer Materials výzkumný tým použil dva spolupracující bakteriální kmeny k úplnému rozkladu plastu za pouhých šest dní, aniž by produkoval mikroplasty.
Zhuojun Dai, jeden z hlavních autorů studie, vysvětluje: »Zjištění, že tradiční plasty přetrvávají v životním prostředí po staletí, zatímco mnoho jejich aplikací, jako například obaly, má velmi krátkou životnost, nás vedlo k otázce: Mohli bychom proces degradace integrovat přímo do životního cyklu materiálu?«
Plasty se hojně používají, ale jejich odolnost vůči degradaci vedla k vážným environmentálním a ekologickým problémům. Nedávný pokrok v syntetické biologii umožnil vývoj živých plastů se sporami.
Spolupráce enzymů
Předchozí snahy se spoléhaly primárně na jediný enzym. Vědci se snažili proces zefektivnit.
Geneticky modifikovali bakterii Bacillus subtilis tak, aby produkovala dva enzymy, které fungují postupně:
První enzym štěpí dlouhé polymerní řetězce na menší segmenty v náhodných bodech.
Druhý enzym štěpí tyto menší fragmenty od jejich konců, dokud nejsou přeměněny na základní stavební bloky (monomery).
Vědci zkombinovali dormantní spory B. subtilis s polykaprolaktonem (PCL), polymerem často používaným v 3D tisku a některých chirurgických stezích. Spory zůstaly chráněné a dormantní, dokud nebyly aktivovány.
Výsledný »živý plast« vykazoval mechanické vlastnosti podobné vlastnostem konvenčních polykaprolaktonových membrán. Když vědci přidali živný roztok zahřátý na 50 °C, spory se aktivovaly a plast se během šesti dnů zcela rozložil na základní složky. Protože oba enzymy fungovaly synergicky a vysoce efektivně, proces během rozkladu materiálu neprodukoval mikroplasty.
Úspěšný test
Jako první demonstraci technologie tým sestrojil nositelnou elektrodu z živého plastu. Zařízení během používání fungovalo normálně a poté se během dvou týdnů zcela degradovalo.
Vědci nyní plánují vyvinout způsob, jak aktivovat spory ve vodě, kde končí velká část plastového znečištění. Ačkoli se výzkum zaměřil na jeden konkrétní polymer, stejná strategie by se v budoucnu mohla přizpůsobit i jiným typům plastů, včetně mnoha materiálů používaných v jednorázových výrobcích.
Ioannis Sideropulos