CP v2

Tag: Bacillus subtilis

  • Mokslininkai sukūrė gyvą plastiką: suaktyvinus jis suyra per 6 dienas ir nepalieka mikroplastiko

    Mokslininkai pristatė naują „gyvo plastiko“ prototipą, kurį galima užprogramuoti suirti tada, kai to reikia. Medžiaga suaktyvinama specialiomis sąlygomis ir, kaip teigiama, visiškai suyra maždaug per 6 dienas.

    Pagrindinė idėja paprasta: į polimerą įterpiamos miegančios bakterijų sporos ir fermentai, galintys skaidyti plastiką. Kol „jungiklis“ neišjungtas, medžiaga išlieka stabili ir gali būti naudojama įprastai.

    Tyrime aprašytas dviejų fermentų metodas: vienas fermentas padeda ardyti polimero grandines atsitiktinėse vietose, o kitas nuosekliai „išardo“ susidariusius fragmentus. Tokia kombinacija, tyrėjų vertinimu, leidžia greičiau pasiekti pilną suirimą ir sumažinti riziką, kad liks sunkiai suyrančių dalelių.

    Prototipas paremtas polikaprolaktonu, kuris naudojamas, pavyzdžiui, 3D spausdinime ir kai kuriuose medicinos gaminiuose. Tyrėjai nurodo, kad sporos ilgą laiką gali išlikti neaktyvios, tačiau gavus „signalą“ jos pradeda gaminti fermentus ir skaidymas įsibėgėja.

    „Plastikas gali tarsi atgyti ir suirti pagal komandą, paversdamas patvarumą programuojama savybe“, – sakė vienas iš darbo autorių Zhuoqun Dai.

    Viena didžiausių plastiko taršos problemų yra tai, kad aplinkoje jis ilgainiui skyla į mikroplastiką, o šios dalelės aptinkamos vandenyje, dirvožemyje ir net maisto grandinėje. Kūrėjai pabrėžia, kad jų sprendimo tikslas yra suirimas be žalingo mikroplastiko likučių.

    Tokios technologijos potencialas ypač aktualus vienkartiniams gaminiams, kurių atliekos sudaro reikšmingą dalį bendro plastiko srauto. Jei medžiagas būtų galima suprogramuoti suirti kontroliuojamai, tai galėtų papildyti perdirbimą ir sumažinti atliekų kaupimąsi.

    Nors rezultatai skamba daug žadančiai, tai vis dar ankstyvas prototipas, kurį reikės tikrinti realiomis sąlygomis. Praktikoje svarbiausi klausimai bus medžiagos saugumas, suirimo kontrolė skirtingose aplinkose, taip pat gamybos kaina ir mastelio didinimas.

    Tyrėjai mano, kad tas pats principas ateityje galėtų būti pritaikomas ir kitiems polimerams, tačiau tam reikės atskirų bandymų. Jei pavyktų suderinti patikimą naudojimą su greitu suirimu po panaudojimo, tai galėtų tapti viena iš priemonių mažinant ilgalaikę plastiko taršą.

  • Mokslininkai sukūrė gyvą plastiką: butelis po naudojimo per 6 dienas tiesiog išnyksta

    Mokslininkai sukūrė gyvą plastiką: butelis po naudojimo per 6 dienas tiesiog išnyksta

    Kinijos universiteto Honkonge (Šendžene) mokslininkai pristatė vadinamąjį gyvą plastiką, kuris, suaktyvinus tam tikromis sąlygomis, gali visiškai suirti per kelias dienas ir nepalikti mikroplastikų. Tyrėjų teigimu, medžiaga naudojimo metu išlieka tvirta ir stabili kaip įprastas plastikas, tačiau pasibaigus jos paskirčiai suirimą galima „įjungti“.

    Šis sprendimas kuriamas kaip atsakas į pakuočių problemą: didelė dalis plastikinių gaminių naudojami trumpai, o aplinkoje išlieka dešimtmečius ar net ilgiau. Dėl to daugėja atliekų, o suyrantis plastikas virsta mikroplastikais, kurie aptinkami vandenyje, dirvožemyje, gyvūnų organizmuose ir žmogaus kasdienėje aplinkoje.

    Kaip veikia „gyvas plastikas“

    Mokslininkai medžiagą sukūrė polikaprolaktono pagrindu, į ją įterpdami bakterijų Bacillus subtilis sporas. Jos modifikuotos taip, kad aktyvuotos pradėtų gaminti fermentus, skaidančius polimerų grandines į vis smulkesnes dalis, kurias bakterijos gali panaudoti kaip maisto šaltinį.

    Laboratoriniuose bandymuose suirimas buvo pasiekiamas suaktyvinus medžiagą kontroliuojamomis sąlygomis, įskaitant šilumą ir specialų maitinamąjį tirpalą. Tyrėjai skelbia, kad tokiu režimu plastikas gali visiškai suirti maždaug per 6 dienas, o svarbiausia, procesas neturėtų palikti mikroplastikų.

    Ką tai galėtų pakeisti pakuočių rinkoje

    Kol kas technologija dar nėra paruošta masinei pakuočių gamybai, tačiau kryptis aiški: vienkartinės pakuotės, įskaitant gėrimų butelius, kurių atliekų srautas yra vienas didžiausių. Idėja tokia, kad po panaudojimo vartotojui nebereikėtų rūšiuoti ar vežti į perdirbimą, jei pakuotė galėtų būti suardyta kontroliuojamai.

    Vis dėlto ekspertiniu požiūriu svarbiausias klausimas yra valdomumas. Pakuotė turi būti visiškai saugi ir stabili sandėliavimo, transportavimo ir naudojimo metu, o suirti tik tada, kai to iš tiesų reikia, kad nesuirimo procesas neprasidėtų per anksti dėl drėgmės ar temperatūros svyravimų.

    Kodėl mikroplastikai kelia tiek dėmesio

    Mikroplastikais vadinamos labai smulkios plastiko dalelės, kurios susidaro plastikui yrant arba dėvintis. Jos lengvai pasklinda aplinkoje, o dėl sudėties ir priedų gali būti ne tik fizinis teršalas, bet ir cheminių medžiagų nešėjas.

    Būtent todėl kuriant naujas medžiagas akcentuojama ne tik tai, kad plastikas suirtų, bet ir kaip jis suirtų. Technologijos, kurios sumažina mikroplastikų susidarymo riziką, laikomos perspektyviomis, tačiau iki pritaikymo kasdienėms pakuotėms dar reikia papildomų bandymų, įskaitant saugos, gamybos mastelio ir poveikio aplinkai vertinimus.

    Tyrimas publikuotas mokslo žurnale ACS Applied Polymer Materials, o komanda toliau ieško būdų supaprastinti aktyvavimo mechanizmą, kad jis būtų praktiškesnis realiomis sąlygomis. Jei tai pavyktų, ateityje gali atsirasti pakuočių, kurios po panaudojimo ne virsta atliekomis, o tampa kontroliuojamo suirimo proceso dalimi.

  • Kinai sukūrė gyvą plastiką: atrodo įprastai, bet gali suirti per 6 dienas be mikroplastiko

    Kinai sukūrė gyvą plastiką: atrodo įprastai, bet gali suirti per 6 dienas be mikroplastiko

    Plastikas, kuris suveikia pagal komandą

    Mokslininkai pristatė vadinamąjį gyvą plastiką, kurio irimas gali būti įjungiamas tada, kai to prireikia. Medžiaga iš išorės primena įprastą plastiką ir pasižymi panašiomis mechaninėmis savybėmis, tačiau jos viduje įterptos specialiai suprojektuotos bakterijos.

    Šios bakterijos išlieka tarsi miego būsenoje, kol gauna aktyvavimo signalą, pavyzdžiui, šilumą ir maistinių medžiagų. Tuomet jos pradeda skaidyti polimerą iš vidaus, o galutinis tikslas yra visiškas suskaidymas į paprastesnes molekules, nepaliekant mikroplastiko.

    Kaip veikia: du fermentai vietoj vieno

    Projekto esmė yra modifikuotos Bacillus subtilis bakterijos, kurios gamina du tarpusavyje veikiančius fermentus. Vienas fermentas veikia kaip žirklės ir sukarpo ilgus polimero grandinės fragmentus į mažesnes dalis, o kitas šiuos fragmentus toliau suskaido iki dar paprastesnių junginių.

    Toks dviejų fermentų derinys, kaip teigiama, yra efektyvesnis už ankstesnius bandymus, kai buvo remiamasi vienu fermentu. Laboratoriniuose bandymuose medžiaga visiškai suiro maždaug per šešias dienas, kai buvo sudarytos tinkamos sąlygos aktyvacijai.

    Kur tai galėtų būti pritaikyta?

    Medžiagos pagrindas yra polikaprolaktonas, naudojamas, be kita ko, medicinoje ir 3D spausdinime. Dėl to kuriamas plastikas teoriškai galėtų būti pritaikytas ne tik vienkartinėms pakuotėms, bet ir ten, kur svarbus tikslus „gyvavimo“ laikas.

    Tyrėjai taip pat pademonstravo prototipą, susijusį su dėvima elektronika: lankstų įrenginį, kuris veikė kaip kūnui nešiojama elektrodo tipo detalė, o vėliau suiro per maždaug dvi savaites. Tokie pavyzdžiai rodo kryptį, kur „vienkartinis“ gali reikšti suplanuotą, kontroliuojamą irimą, o ne ilgalaikę taršą.

    Didžiausias pažadas ir didžiausias ribojimas

    Pagrindinė idėja yra galimybė programuoti plastiko ilgaamžiškumą: vietoje medžiagų, kurios aplinkoje išlieka dešimtmečius, kurti tokias, kurios suyra tada, kai objektas nebereikalingas. Tai atitinka platesnę pasaulinę tendenciją ieškoti alternatyvų tradiciniams polimerams ir sprendimų, mažinančių mikroplastiko susidarymą.

    Vis dėlto dabartinėje stadijoje technologija dar turi ribojimų. Skilimas reikalauja specifinių sąlygų, tokių kaip aukštesnė temperatūra ir maistinių medžiagų buvimas, todėl realioms atliekų srautų situacijoms dar reikia papildomų sprendimų, pavyzdžiui, aktyvavimo vandenyje ar įprastose aplinkos sąlygose.

    Jei ateityje pavyktų užtikrinti saugų, patikimą irimą ne laboratorijoje, o realiame pasaulyje, tokie polimerai galėtų tapti svarbia kryptimi pakuočių, medicinos priemonių ir trumpalaikės elektronikos srityse. Tačiau iki masinio pritaikymo dar teks įrodyti stabilumą, saugumą ir gamybos mastelio galimybes.