تطوير أول نوع من البلاستيك قابل للتحلل بالحرارة والماء

البلاستيك المعدل يتحلل بعد ثلاثة أيام فقط (جامعة كاليفورنيا بيركلي)

تمكن العلماء من تطوير أول مادة بلاستيكية قابلة للتحلل البيولوجي في غضون أسابيع قليلة عند التعرض للحرارة والماء. فغالبية أنواع ما يسمى بالبلاستيك «القابل للتسميد» اليوم مصنوع من بوليستر يسمى حمض «بوليكتيك» لا يتحلل، ونتيجة لذلك، ينتهي به الحال في كثير من الأحيان في مقالب القمامة، حيث تبقى مثل البلاستيك التقليدي «إلى الأبد».
وقام باحثون من الولايات المتحدة بدمج إنزيمات آكلة للبوليستر محمية بغلاف «بوليمر» خاص مع بوليستر أثناء عملية التصنيع وعند تعرضها للحرارة والماء يتم إطلاق الإنزيمات بواسطة أغلفتها وتعمل على تفتيت البلاستيك إلى الأجزاء المكونة له.
في حالة حمض «بوليكتك آسيد»، يجري تقليل البلاستيك بواسطة إنزيم «بروتيناز» إلى حمض اللاكتيك الذي يمكن استخدامه لتغذية ميكروبات التربة الموجودة في السماد. وأوضح الفريق أن أغلفة الإنزيم تتحلل أيضاً تحت الضوء فوق البنفسجي.
علاوة على ذلك، لا ينتج البلاستيك المربوط بالإنزيم ملوثات لدائن دقيقة عندما يتحلل، حيث يتحلل 98 في المائة من الأكياس إلى جزيئات صغيرة.
وأفاد مؤلف البحث وعالم المواد، تينغ شو الباحث بجامعة كاليفورنيا بيركلي، بأن «الناس أصبحوا الآن على استعداد للانتقال إلى البوليمرات القابلة للتحلل الحيوي للمواد البلاستيكية ذات الاستخدام الواحد». وأضافت: «لكن إذا اتضح أنها تخلق مشاكل أكثر مما تستحق، فقد تعود السياسة إلى الوراء». نحن في الأساس نقول إننا نسير على الطريق الصحيح ويمكننا حل هذه المشكلة المستمرة المتمثلة في عدم قابلية المواد البلاستيكية ذات الاستخدام الواحد للتحلل الحيوي حيث تكمن مشكلة البلاستيك التقليدي في أنها مصممة بطبيعتها بحيث لا تتحلل، وهو أمر رائع للاستخدام العادي، ولكنه غير مفيد للبيئة لاحقاً عند التخلص منه. في الواقع، تتمتع أكثر أنواع البلاستيك متانة بهيكل جزيئي يشبه البلور تقريباً، مع ألياف بوليمر محاذية بإحكام بحيث لا تستطيع الميكروبات التي تأكل البوليمر من الخارج الدخول.
يتغلب نهج البروفسور شو وزملاؤه على هذه المشكلة عن طريق إضافة الميكروبات إلى البلاستيك قبل الاستخدام. كان مفتاح ابتكار الباحثين هو تطوير طريقة لمنع إنزيمات أكل البوليستر من الانهيار، وهو ما تفعله البروتينات عادة عند إزالتها من بيئتها الأصلية، مثل تلك الموجودة في الخلية الحية. كانت الأغلفة التي استخدموها لحماية الإنزيمات مصنوعة من جزيئات تسمى «بوليمرات غير متجانسة وعشوائية»، والتي تربط البروتينات ببعضها برفق دون تقييد مرونتها الطبيعية.