اكتشاف ميكروبات يمكنها هضم المواد البلاستيكية في درجات حرارة منخفضة

عثر العلماء على ميكروبات يمكنها هضم المواد البلاستيكية في درجات حرارة منخفضة في جبال الألب والقطب الشمالي، ويمكن أن تكون أداة قيمة في إعادة التدوير.

وكان قد اكتشف سابقا العديد من الكائنات الحية الدقيقة التي يمكنها القيام بذلك، ولكنها عادة ما تعمل فقط في درجات حرارة أعلى من 30 درجة مئوية (86 فهرنهايت). وهذا يعني أن استخدامها في المجال الصناعي مكلف للغاية بسبب التدفئة المطلوبة، كما أن استخدامها ليس محايدا للكربون.

وحدد علماء من المعهد الفيدرالي السويسري (WSL) ميكروبات يمكنها القيام بذلك عند 15 درجة مئوية، ما قد يؤدي إلى اختراق في إعادة التدوير بواسطة الميكروبات، وفقا للنتائج التي نُشرت في مجلة Frontiers in Microbiology.

وأخذ الدكتور جويل روثي من المعهد الفيدرالي السويسري وزملاؤه، عينات من 19 سلالة من البكتيريا و15 من الفطريات التي تنمو على بلاستيك حر أو مدفون عمدا في الأرض لمدة عام واحد في غرينلاند وسفالبارد وسويسرا. وسمحوا للميكروبات بالنمو كمزارع أحادية السلالة في المختبر في الظلام عند 15 درجة مئوية واختبروها لمعرفة ما إذا كان بإمكانها هضم أنواع مختلفة من البلاستيك.

وأظهرت النتائج أن السلالات البكتيرية تنتمي إلى 13 جنسا في شُعب الشعاويات (phyla actinobacteria) والمتقلبات أو البروتيوبكتيريا (proteobacteria)، والفطريات تنتمي إلى 10 أجناس وفي شُعب الفطريات الزقية (phyla Ascomycota) والعفنينية (mucoromycota).

وتضمنت المواد البلاستيكية التي تم اختبارها البولي إيثيلين (PE) غير القابل للتحلل الحيوي والبوليستر والبولي يوريثين القابل للتحلل الحيوي (PUR) بالإضافة إلى مزيجين قابلين للتحلل البيولوجي متاحين تجاريا من البولي بيوتيلين أديباتي تيريفثاليت (PBAT أو polybutylene adipate terephthalate) وحمض متعدد اللبنيك(polylactic acid أو PLA).

ولم تكن أي من السلالات قادرة على هضم البولي إيثيلين، حتى بعد 126 يوما من الحضانة على هذه المواد البلاستيكية. لكن 19 سلالة (56%)، بما في ذلك 11 نوعا من الفطريات و8 بكتيريا، تمكنت من هضم البولي يوريثان عند درجة حرارة 15 مئوية، بينما تمكنت 14 نوعا من الفطريات وثلاث بكتيريا من هضم المزيج البلاستيكي للبولي بيوتيلين أديباتي تيريفثاليت والحمض المتعدد اللبنيك.

وأفاد روثي: "نظهر هنا أن الأصناف الميكروبية الجديدة التي تم الحصول عليها من الكرة الأرضية في تربة جبال الألب والقطب الشمالي كانت قادرة على تكسير المواد البلاستيكية القابلة للتحلل عند درجة حرارة 15 مئوية. ويمكن أن تساعد هذه الكائنات في تقليل التكاليف والعبء البيئي لعملية إعادة التدوير الأنزيمي للبلاستيك".

وأضاف أنه كان من المدهش أن يكون جزء كبير من السلالات المختبرة قادرا على تحليل نوع واحد على الأقل من اللدائن المختبرة.

واختبر العلماء أيضا أفضل العناصر أداء ووجدوا أنهما نوعان من الفطريات غير معروفتين في أجناس neodevriesia وlachnellula، والتي يمكن أن تهضم جميع المواد البلاستيكية المختبرة باستثناء البولي إيثيلين.

واختبر العلماء الميكروبات عند درجة حرارة واحدة فقط، لذلك لم يعثروا بعد على أفضل نوع يمكن استخدامه. ومع ذلك، يقولون إنها تعمل بشكل جيد بين 4 و20 درجة مئوية.

وقال فراي: "سيكون التحدي الكبير التالي هو تحديد الإنزيمات المحللة للبلاستيك التي تنتجها السلالات الميكروبية وتحسين العملية للحصول على كميات كبيرة من البروتينات. بالإضافة إلى ذلك، قد تكون هناك حاجة إلى إدخال مزيد من التعديل على الإنزيمات لتحسين الخصائص مثل استقرار البروتين".