V laboratórnych podmienkach rozložili mikróby tri typy bežných plastov.
Ilustračná fotografia. Mikróby v kravskom bachore podľa novej štúdie dokážu rozložiť tri bežné typy plastov. Zdroj: iStockphoto.com
Plasty sú veľmi užitočné v každodennom živote, no akonáhle splnia svoj účel, začínajú sa ťažkosti. Plast sa vyrába tak, aby vydržal, čo je ale zároveň komplikácia. V závislosti od typu plastu môže trvať desiatky až stovky rokov, kým sa v prírode rozloží, a tak tento materiál znečisťuje celé prostredie. Výskumníci ho našli v odľahlej Antarktíde, na dne Mariánskej priekopy, najhlbšom miesta sveta, i vo vzduchu.
Vedci z celého sveta preto hľadajú efektívne spôsoby, ktoré by ľudstvu pomohli zvládnuť čoraz horšiu situáciu. Jedným z nich sú mikróby, ktoré dokážu plasty rozložiť. Podľa novej štúdie publikovanej v časopise Frontiers in Bioengineering and Biotechnology také obsahuje aj kravský bachor. V laboratórnych podmienkach rozložili mikroorganizmy tri typy veľmi rozšírených bežných plastov.
Veľká mikrobiálna kultúra
Odhaduje sa, že od polovice minulého storočia ľudstvo vyrobilo viac ako osem miliárd ton plastov. Viac ako polovica z tohto množstva skončila na skládkach či v životnom prostredí. Veľkým problémom sú hlavne jednorazové plastové výrobky, ktoré použijeme a zahodíme. Ide o nápojové fľaše, nákupné tašky, plastový príbor, obaly či rúška, ktoré pre pandémiu nosíme.
Len veľmi malé množstvo plastov sa doteraz recyklovalo, podľa štúdie uverejnenej v časopise Science Advances iba zhruba deväť percent. Nevýhodou je, že výrobky sú často zložené z rôznych typov plastov, ktoré si vyžadujú špecifický prístup. Nie je preto jednoduché ich rozbiť na materiál a opätovne použiť.
Záujem vedcov sa tak zameriava na mikroorganizmy a prírodné enzýmy, ktoré by mohli poskytnúť efektívnejší a hlavne zelenší prístup k recyklácii. V novej štúdii sa zamerali, možno nečakane, na kravy. Kravy sa totiž živia rastlinami a tie vytvárajú prírodný polyester v podobe kutínu. Tvorí rastlinnú kutikulu, voskovitú vrstvu, ktorá sa nachádza napríklad aj v šupke jabĺk. Ak sa cez vrstvu chcú dostať mikróby, musia vylúčiť enzým, ktorý ju rozloží.
„V bachore prebýva veľká mikrobiálna kultúra, ktorá zodpovedá za strávenia potravy. Predpokladali sme, že táto biologická aktivita sa dá použiť aj na hydrolýzu polyesteru,“ píše v tlačovej správe spoluautorka štúdie Doris Ribitschová. Hydrolýza je reakcia, pri ktorej dochádza k rozkladu.
Daný prírodný polyester má podobnú štruktúru ako umelý. Výskumníci preto dúfali, že by mikróby v kravskom bachore mohli vedieť rozložiť plasty. Z bitúnku si vzali tekutinu z kravského bachora, a tak ich získali.
Pozrite si
Zvláda tri typy plastov
V laboratóriu následne vytvorili podmienky podobné tým vnútri živočícha. Potom do tekutiny priložili tri typy bežne používaných plastov. Prvým bol PET, známy ako polyester, ktorý sa používa pri výrobe oblečenia a obalov. Druhým bol PBAT, ktorý sa nachádza v kompostovateľných taškách. Tretím bol PEF, ktorý sa zas vyrába z obnoviteľných materiálov. Všetky skúšali v podobe prášku i fólie.
Ukázalo sa, že mikroorganizmy prítomné v tekutine rozložili plasty v oboch podobách, no v práškovej im to šlo lepšie. Vedci sa domnievajú, že výhodou mikróbov v žalúdku je ich rozmanitosť a viacero enzýmov, ktoré k rozkladu plastov prispievajú.
Ďalším krokom podľa nich bude presne určiť, ktoré mikroorganizmy z bachora sú zodpovedné za rozklad plastov a ktoré enzýmy vylučujú. Potom sa bude dať určiť, v akej miere budú použiteľné v priemyselnej škále.
Pláž znečistená odpadmi. Zdroj: iStockphoto.com
Výskum pokračuje
Nie je to po prvýkrát, čo vedci využili organizmy na rozkladanie plastov. V uplynulých rokov sa vedcom z rôznych častí sveta podarilo buď nájsť, alebo vytvoriť enzýmy schopné rozbiť problémové materiály.
V roku 2016 zverejnil časopis Science štúdiu japonských vedcov, ktorí našli na skládke baktérie Ideonella sakaiensis. Tie boli schopné rozložiť PET, teda jeden z najrozšírenejších typov plastov. Pozoruhodné bolo, že baktérie sa prirodzene vyvinuli, aby materiál požierali. Plast nízkej kvality boli schopné rozložiť v priebehu niekoľkých týždňov.
Na výskum neskôr nadviazali viaceré vedecké tímy. V roku 2018 jeden z nich študoval štruktúru enzýmu, ktorý využívajú baktérie na rozklad PET. Pri náhodnom zásahu do štruktúry však spôsobili, že enzým sa stal ešte efektívnejším než predtým. Celý proces namiesto týždňov trval niekoľko dní. Štúdiu zverejnili v časopise Proceedings of the National Academy of Sciences.
Minulý rok zas francúzski vedci oznámili v štúdii v časopise Nature, že vytvorili enzým schopný rozložiť plastové fľaše na základný materiál. Ten sa dá opätovne použiť na výrobu vysokokvalitného materiálu, čo je výhodné. Súčasné možnosti pri recyklácii plastu sú totiž obmedzené. Keďže materiál stráca svoje vlastnosti, nanovo sa dá použiť len malá časť, preto potom končí využitý pri výrobe kobercov alebo lacných odevov.
Zdroj: DOI: 10.3389/fbioe.2021.684459, DOI: 10.1126/sciadv.1700782, Tlačová správa Frontiers
