Зависимостта ни от пластмасата се е превърнала в огромен проблем, поради което изследователите са развълнувани от нов вид материал - такъв, който има вградени възможности за биоразграждане благодарение на живеещите в него бактериални спори.

Новата саморазграждаща се пластмаса съчетава термопластичен полиуретан (TPU) и бактерии Bacillus subtilis, които е трябвало да бъдат създадени, за да оцелеят при високите температури, свързани с производството на пластмаса.

Чрез многократно излагане на спорите на нарастващи нива на топлина екипът изследователи, които работят върху тази нова работа, установява, че бактериите в крайна сметка могат да се справят с температурата от 135 градуса по Целзий, необходима за смесването на бактериалните спори и TPU.

В предишни опити за намиране на начини за бързо разграждане на пластмасите често се използваха бактериални ензими и гъбички от почви и компостни купчини, където тези микроби са в естествено изобилие. Но този нов материал се нуждае само от бактериалните спори в него, събудени с малко хранителни вещества и влага, за да започне да се разгражда.

„Това, което е забележително, е, че нашият материал се разгражда дори без присъствието на допълнителни микроби“, казва Джон Покорски, учен в областта на полимерите в Университета в Сан Диего (UC San Diego), който ръководи екипа.

„Има вероятност повечето от тези пластмаси да не попаднат в богати на микроби съоръжения за компостиране. Така че тази способност за саморазграждане в среда, свободна от микроби, прави нашата технология по-универсална.“

Изследването включва няколко важни етапа, като се започне с избора на B. subtilis. Това е вид бактерия, която и преди е била свързвана с разграждането на пластмаса, и може да оцелее в спящо състояние без обичайните доставки на храна и енергия.

Друг етап е тестването на скоростта на разграждане на новата пластмаса: при идеални условия на компостиране, които събуждат бактериите от тяхното спящо състояние, 90% от пластмасата изчезва за пет месеца. Имаше положителни признаци, че определено ниво на разграждане може да настъпи и при по-малко идеални условия. Това би могло да бъде от ключово значение при изхвърлянето на такава пластмаса, ако тя бъде разработена за търговски цели. Проучванията показват, че не всички „компостируеми“ пластмаси се разграждат така, както е обявено.

Освен това изследователите установяват, че спорите на бактериите не само правят пластмасата биоразградима, но и я правят с около 30% по-здрава, като увеличават и нейната разтегливост.

„И двете свойства се подобряват значително само с добавянето на спорите“, казва Покорски. „Това е чудесно, защото добавянето на спори изтласква механичните свойства отвъд познатите граници, където преди това е имало компромис между якостта на опън и разтегливостта.“

TPU се използва широко във всички видове продукти - от калъфи за телефони до автомобилни части, но понастоящем няма ефективен начин за неговото рециклиране. Тъй като производството на пластмаса се увеличава с бързи темпове, спешно се нуждаем от начини да ограничим количеството, което се изхвърля в околната среда.

Тук има много възможности за бъдещи изследвания: от това да се уверим, че бактериите, които остават след разграждането, са безвредни, до експериментиране с различни комбинации от пластмаси и бактерии и разширяване на целия процес.

Снимка: Unsplash/David Baillot/UC San Diego Jacobs School of Engineering/Kim et al., Nature Communications, 2024

Виж още: Този гигантски динозавър, наречен Разрушителя, е един от най-големите, бродили по земята