ابتكار “بلاستيك حي” تحتوي على جراثيم تمكنه من التحلل

يستغرق البلاستيك عشرات، وأحيانا مئات السنين ليتحلل، ما يتسبب في تلويث هذا النوع من النفايات للأرض والمحيطات.

ولهذا السبب يعمل العلماء في جميع أنحاء العالم باستمرار على تطوير تقنيات لتكسير البلاستيك بأكثر الطرق فعالية.

ومع أخذ ذلك في الاعتبار، قام فريق من العلماء بقيادة جامعة كاليفورنيا في سان دييغو بتطوير بلاستيك قابل للتحلل مملوء بالجراثيم البكتيرية وكريات البولي يوريثين البلاستيكية الحرارية.

ونجح الفريق بقيادة كلية جاكوبس للهندسة ومركز أبحاث علوم وهندسة المواد (MRSEC) بجامعة سان دييغو في تصميم “بلاستيك حي” يمكن تحويله إلى سماد.

هذا “البلاستيك الحي”، وفقا للدراسة، هو شكل قابل للتحلل من مادة البولي يوريثين الحراري (TPU)، وهو نوع من البلاستيك التجاري متين يستخدم في صناعة الأحذية والحصير (السجاد) والوسائد والإسفنج.

وتم تصنيع المادة القابلة للتحلل الحيوي عن طريق ملئها بأبواغ بكتيرية من سلالة Bacillus subtilis التي لديها القدرة على تحلل المواد البوليمرية البلاستيكية.

وهذه البكتيريا، المنتشرة جدا في التربة، لها خاصية الإنبات والتحلل عندما تتعرض للعناصر الغذائية الموجودة في السماد في نهاية دورة حياتها.

This biodegradable "living plastic" is filled with bacterial spores that, when put in compost, wake up and break down the material when it's no longer needed. https://t.co/nKlw9ojtqw@pokorski_lab @FeistLab @NANO_UCSD @ucsdbe @UCSanDiego @NatureComms @ENERGY @NSF pic.twitter.com/2qCf6KdDLi

— UCSD Engineering (@UCSDJacobs) April 30, 2024

وقال جون بوكورسكي، أستاذ هندسة النانو، والمؤلف الرئيسي المشارك للدراسة التي نشرت في مجلة Nature Communications: “إنها خاصية متأصلة في هذه البكتيريا. لقد أخذنا بعض السلالات وقمنا بتقييم قدرتها على استخدام مادة البولي يوريثين الحراري كمصدر وحيد للكربون، ثم اخترنا السلالة التي نمت بشكل أفضل”.

واستخدم الباحثون نوعا خاملا من البكتيريا، بسبب مقاومتها للظروف البيئية القاسية لأنها تمتلك درعا واقيا. وقاموا بهندستها لتكون شديدة المرونة في مواجهة درجات الحرارة.

ولصنع البلاستيك الجديد القابل للتحلل الحيوي، أدخل العلماء جراثيم وحبيبات البولي يوريثين الملدن بالحرارة في آلة ضغط، حيث تم خلط كلا المكونين وصهرهما عند درجة حرارة 135 درجة مئوية. ثم قاموا بصنع شرائط بلاستيكية كما يحدث عادة.

وبعد ذلك، تم تقييم قابلية التحلل الحيوي للمادة الناتجة وتم الكشف عن أن الماء والمواد المغذية الأخرى الموجودة في السماد أدت إلى إنبات الجراثيم داخل البلاستيك، والتي تحللت بيولوجيا بنسبة 90% بعد 5 أشهر في السماد، في ظل ظروف مثالية تبلغ 37 درجة مئوية مع رطوبة تتراوح بين 44 إلى 55%.

واكتشف العلماء أيضا ميزة أخرى لهذه المادة، وهي أن البلاستيك المصنوع من Bacillus subtilis أقوى بنسبة 37% وأقل عرضة للكسر بنسبة 30% مقارنة بالبولي يوريثين الحراري التقليدي.

وبهذه الطريقة، تعمل الجراثيم البكتيرية على المادة بمثابة “حشو” معزز.

نشرت الدراسة مفصلة في مجلة Nature Communications.

المصدر: Interesting Engineering

المصدر: شمسان بوست