Бисквитка, направена отчасти от молекули, получени от пластмасови отпадъци, звучи по-скоро като предупреждение, отколкото като хранителен експеримент. Но изследователи от Университета на Илинойс в Карбондейл използват инженерни дрожди, за да трансформират компоненти от изхвърлена пластмаса и селскостопански отпадъци в протеини, витамини, мазнини, ароматизанти и други съставки, които един ден биха могли да помогнат за производството на храна в среда с ограничени ресурси.

Подходът обединява две основни предизвикателства: намиране на полезни дестинации за пластмасови отпадъци и разработване на допълнителни начини за производство на храна.

Работата е част от проект, ръководен от НАСА, насочен към производството на храна за изследване на дълбокия космос, където ресурсите са ограничени. Същата технология би могла евентуално да намери приложение на Земята, включително в зони на бедствия.

„Опитвахме се да разработим технологии за рециклиране на пластмаса, за да произвеждаме по-ценни продукти. Помислихме си, защо да не се съсредоточим върху производството на храна? Защото пластмасата е въглерод и храната е въглерод“, обяснява доц. Лахиру Джаякоди.

Прототипът на екипа е богата на протеини бисквита, наречена µBites (произнася се „майкробайтс“). Вместо да влагат пластмаса директно в храната, изследователите първо разграждат отпадъчните материали на по-малки химични компоненти, които микробите могат да усвоят. След това специално модифицирани дрожди преобразуват тези молекули в съединения, подходящи за хранителни цели.

Една от целите е полиетилен терефталатът (PET) – широко разпространена пластмаса, използвана за бутилки за газирани напитки и вода. PET съдържа богати на въглерод молекули, които могат да бъдат разградени и използвани повторно. Вместо да ги преработват чрез химични реакции и разтворители в лаборатория, изследователите възлагат голяма част от тази работа на микроби.

Джаякоди добавя: „Микробите са изключително находчиви. Затова използваме техните способности, за да решим проблемите, които самите ние сме създали.“

Учените вече използват микроби, включително дрожди, като миниатюрни фабрики за производство на полезни молекули. Например инсулинът може да се произвежда от програмирани дрожди, вместо да се извлича от панкреас на животни.

Джаякоди и докторантката Сандхя Джаясекара прилагат този принцип към отпадъците. Те програмират различни видове дрожди, включително хлебни дрожди, така че да превръщат молекулите, съдържащи се в пластмасовите и земеделските отпадъци, в протеини, витамини, овкусители и други хранителни компоненти.

Преди обаче дрождите да могат да извършат този процес, устойчивите отпадъчни материали трябва да бъдат разградени до форми, достъпни за микробите.

Изследователите са преработили PET пластмаса, изхвърлени царевични стъбла и листа, както и друга биомаса, използвайки патентован метод, наречен „окислително хидротермално разтваряне“. Разработен от Кен Андерсън, професор по геология в SIU Carbondale, методът използва вода и кислород при висока температура и налягане, за да раздроби устойчивите материали на по-малки частици, които микробите могат да усвоят.

Получените продукти от разграждането след това се подават на специално модифицирани дрожди, които ги превръщат в съставки като протеини, мазнини и киселини. На този етап изследователите добавят фибри, нишесте и подсладител, преди да обработят сместа чрез 3D принтер, за да създадат продукта µBites.

Екипът съобщава, че данните показват безопасността на бисквитите за консумация, въпреки че все още се очаква институционално одобрение, преди да могат да се проведат тестове за вкус. Засега участниците са оценили аромата им, като повечето от тях са заявили, че биха консумирали бисквитите в ситуации на ограничени ресурси.

Превръщането на бисквитите в привлекателен за потребителите продукт при по-обичайни обстоятелства поставя още едно предизвикателство: вкуса.

Джаясекара е модифицирал хлебна мая така, че да произвежда ванилов ароматизатор от растителна биомаса. Друг щам мая може да превърне етиленгликола, получен от PET, в бета-каротин – вещество, което организмът може да преобразува във витамин А.

„Използваме микроорганизми, за да превърнем бисквитата в по-привлекателен и подходящ за потребителите продукт“, казва Джаясекара.

В крайна сметка изследователите искат микробите да произвеждат повече от основните съставки на бисквитката, включително нишестето, фибрите и подсладителя, които понастоящем се добавят отделно. Джаякоди се надява, че µBites ще бъдат готови за консумация от широката публика до няколко години.

По-мащабната цел надхвърля рамките на бисквитките. Технологията, превръщаща отпадъците в полезни хранителни съставки, би могла да намери приложение както в условия на ограничени ресурси на Земята, така и в екстремни среди – например на борда на подводници или в бъдещи колонии на Луната или Марс.

Снимка: Unsplash/SIU Carbondale Communications

Виж още: Тези странни нови уебсайтове са създадени специално за да стимулират допамина в мозъка ви