به گزارش زیستنا به نقل از NewScientist، دانشمندان رویکردی دو مرحله‌ای را برای تجزیه زباله‌های پلاستیکی ایجاد کرده‌اند. این رویکرد دوگانه کاتالیزورهای شیمیایی را برای تجزیه زباله‌های پلاستیکی مخلوط به کار می‌گیرد تا در ادامه باکتری‌ها بتوانند آنچه را که باقی مانده است به ترکیبات مطلوبی تبدیل کنند.
ترکیبی از کاتالیزورهای شیمیایی و باکتری‌های مهندسی‌شده برای تبدیل مخلوطی از زباله‌های پلاستیکی معمولی به محصولی مفید به کار گرفته شده است. این روش را می‌توان برای پلاستیک‌های دیگر یا برای تولید مواد مختلف سازگار کرد.
فرایندهایی که زباله‌های پلاستیکی را به مواد شیمیایی مفید تبدیل می‌کنند، تنها روی یک نوع پلاستیک متمرکز می‌شوند، بنابراین دشوار است تا تجهیزاتی را طراحی کرد که بتوانند با مخلوطی از زباله‌های پلاستیکی مواجه شوند. این موضوع برای اقتصاد واقعاً چرخه‌ای لازم است.
گرگ بکهام (Gregg Beckham) در آزمایشگاه ملی انرژی‌های تجدیدپذیر (National Renewable Energy Laboratory) در کلرادو و همکارانش فرایندی دو مرحله‌ای طراحی کرده‌اند که از کاتالیزورهای در دسترس و یک باکتری تغییریافته خاک به نام سودوموناس پوتیدا (Pseudomonas putida) برای تصفیه مخلوط برخی از رایج‌ترین مواد زائد پلاستیکی استفاده می‌کند.
این گروه موفق شدند تا پلی‌استایرن (Polystyrene)، پلی‌اتیلن ترفتالات (Polyethylene Terephthalate) یا PET و پلی‌اتیلن با چگالی بالا (High-Density PolyEthylene) یا به‌اختصار HDPE را به خانواده‌ای از ترکیبات زیست‌تخریب‌پذیر به نام پلی‌هیدروکسی‌آلکانوات (polyhydroxyalkanoates) تبدیل کند که اغلب در کاربردهای زیست‌پزشکی مانند بخیه زدن یا ترمیم تاندون‌ها استفاده می‌شود.
نخستین مرحله این فرآیند از روش صنعتی رایجی برای ساخت اسید ترفتالیک (Terephthalic Acid)، یکی از اجزای PET، اقتباس شده است. این فرایند از اکسیژن و کاتالیزورهای شیمیایی برای شکستن پیوندهای کربنی موجود در ضایعات پلاستیکی مخلوط استفاده می‌کند. این کار سبب می‌شود تا ترکیبات حاصل برای باکتری مذکور قابل‌هضم‌تر باشد.
بکهام می‌گوید: «مرحله نخست مانند یک چکش بزرگ است: شما تنها از اکسیژن و کاتالیزورهای شیمیایی ساده استفاده می‌کنید تا حدواسط‌های اکسیژن‌دار شده و زیست‌فراهم (Bioavailable) را بسازید؛ و سپس موجودی را مهندسی می‌کنیم تا آن‌ها را به سمت محصول واحدی هدایت کنیم.»
بکهام و گروهش در مطالعه حاضر این باکتری را برای تولید پلی‌هیدروکسی‌آلکانوات‌ها مهندسی کردند، اما باید امکان‌پذیر باشد که آن را وادار کرد تا به‌جای آن، محصولات پرکاربرد دیگری مانند عناصر ساختاری برای پلاستیک‌های قابل بازیافت و سازگار با محیط زیست تولید کند. آن‌ها همچنین امیدوارند که این روش را برای مقابله با پلاستیک‌های متنوع‌تری گسترش دهند.
بکهام می‌گوید: «نکته جالب در مورد زیست‌شناسی مصنوعی، مهندسی متابولیک و این ایده متمرکز سازی زیستی… این است که مادامی‌که موجود بتواند مواد حدواسط اکسیژن‌دار شده را بخورد یا مصرف کند، به‌طور بالقوه فرد می‌تواند هر چیزی را بسازد.»
به گفته مایک شیور (Mike Shaver) از دانشگاه منچستر بریتانیا، مفهوم ترکیب کردن تجزیه شیمیایی و تبدیل زیستی جدید است و می‌تواند بخشی از زنجیره بازیافت جدیدی برای زباله‌های پلاستیکی مخلوط را تشکیل دهد.
او می‌گوید: «این ایده واقعاً مهم است که می‌توان آن پلیمرها را به‌طور کاتالیزوری پیش‌فراوری کرد تا مجموعه‌ای از مواد اولیه را فراهم کنند تا در ادامه در محصولی که از نظر اقتصادی قابل‌دوام است ترکیب شوند.»
وی می‌افزاید، بااین‌حال، این فرآیند تاکنون تنها در آزمایشگاه اثبات شده است و لازم است تا در دنیای واقعی نشان داده شود که منطقی اقتصادی دارد.
منبع: NewScientist
Journal Reference:
Sullivan, Kevin P., Allison Z. Werner, Kelsey J. Ramirez, Lucas D. Ellis, Jeremy R. Bussard, Brenna A. Black, David G. Brandner, et al. “Mixed Plastics Waste Valorization through Tandem Chemical Oxidation and Biological Funneling.” Science ۳۷۸, no. 6616 (October 14, 2022): 207–۱۱. https://doi.org/10.1126/science.abo4626.