Badania dowiodły, że zazwyczaj spotykane w glebie i roślinach grzyby Aspergillus terreus i Engyodontium album były w stanie rozkładać polipropylen po wstępnej obróbce światłem UV lub ciepłem, redukując plastik o 21% w ciągu 30 dni inkubacji i o 25–27% przez ponad 90 dni.

Zanieczyszczenie polipropylenem

– Polipropylen jest powszechnym tworzywem sztucznym używanym do produkcji wielu różnych produktów codziennego użytku, takich jak pojemniki na żywność, wieszaki na ubrania i folie spożywcze, ale jego wskaźnik recyklingu wynosi zaledwie 1%, co oznacza, że ​​jest nadreprezentowany w odpadach z tworzyw sztucznych i zanieczyszczeniach na całym świecie – powiedział główny autor badania z Wydziału Inżynierii Chemicznej i Biomolekularnej Uniwersytetu w Sydney, doktorantka Amira Farzana Samat.

Naukowcy mają nadzieję, że ich metoda pewnego dnia zmniejszy ogromną ilość plastiku zanieczyszczającego środowisko i doprowadzi do lepszego zrozumienia, w jaki sposób zanieczyszczenia tworzywami sztucznymi mogą ulegać naturalnej biodegradacji w określonych warunkach.

– Zanieczyszczenie tworzywami sztucznymi jest zdecydowanie jednym z największych problemów związanych z odpadami naszych czasów. Zdecydowana większość z nich nie jest odpowiednio poddawana recyklingowi, co oznacza, że ​​często trafia do naszych oceanów, rzek i na wysypiska śmieci. Szacuje się, że w światowych rzekach nagromadziło się 109 milionów ton plastiku, a w oceanach znajduje się obecnie 30 milionów ton – a źródła szacują, że wkrótce przekroczy to całkowitą masę ryb – powiedziała Samat.

Naukowcy twierdzą, że polipropylen jest tak rzadko poddawany recyklingowi ze względu na jego krótki okres przydatności do spożycia jako materiał opakowaniowy oraz fakt, że często ulega zanieczyszczeniu innymi materiałami i tworzywami sztucznymi, co wymaga nowych metod recyklingu, które mają minimalny wpływ na środowisko. Poniższa grafika ilustruje obróbkę plastiku po poddaniu go oddziaływaniu grzybów.

– Pomimo masowej produkcji i konsumpcji tworzyw sztucznych bardzo mało uwagi poświęcono degradacji tworzyw sztucznych w warunkach środowiskowych, a nasze zrozumienie, w jaki sposób tworzywa sztuczne mogą ulec degradacji, jest ograniczone – powiedział promotor badaczki Samat, profesor Ali Abbas ze Szkoły Inżynierii Chemicznej i Molekularnej oraz główny inżynier cyrkularny w Circular Australia. – Jednym z głównych pytań, które podniosły nasze wyniki, jest – jakie są naturalnie występujące warunki, które mogą szybko śledzić degradację tworzyw sztucznych? Staramy się dalej badać rolę procesów biologicznych oferowanych przez grzyby i inne mikroorganizmy.

Biodegradacja przez grzyby

– Grzyby są niezwykle wszechstronne i wiadomo, że są w stanie rozłożyć prawie wszystkie substraty. Ta supermoc wynika z ich produkcji potężnych enzymów, które są wydzielane i wykorzystywane do rozkładania substratów na prostsze cząsteczki, które komórki grzybów mogą następnie wchłonąć – powiedział profesor Dee Carter, ekspert w dziedzinie mikologii (badanie grzybów) w School of Life and Environmental Sciences i współautor badania. – Często te grzyby ewoluowały, aby rozkładać materiały drzewne, ale tę zdolność można wykorzystać do atakowania innych substratów. Właśnie dlatego grzyby rosną na wszelkiego rodzaju materiałach wytworzonych przez człowieka, takich jak dywany, malowane meble, zaprawa do płytek, zasłony prysznicowe, tapicerka, a nawet reflektory samochodowe. 

MOŻE ZAINTERESUJE CIĘ TAKŻE

Inne

Biodegradacja plastiku w kilka dni? To możliwe

W jaki sposób można zaprojektować tworzywa sztuczne, aby zachowały swoje pożądane właściwości, a jednocześnie mogły być skuteczniej poddawane recyklingowi? Te i inne pytania dotyczące ekologiczności są przedmiotem zainteresowania chemika Stefana Meckinga i jego grupy badawczej na Uniwersytecie w Konstancji. W artykule opublikowanym w międzynarodowym wydaniu Angewandte Chemie zespół przedstawił nowy poliester, który wykazuje atrakcyjne dla przemysłu właściwości materiałowe, a jednocześnie jest przyjazny dla środowiska.

Jak sugerują ostatnie badania, niektóre grzyby mogą nawet rozkładać niektóre z „wiecznych substancji chemicznych”, takich jak PFAS, ale proces ten jest powolny i nie jest jeszcze dobrze poznany. Istnieją również dowody na to, że ilość plastiku nagromadzonego w oceanie jest mniejsza niż można by się spodziewać na podstawie poziomów produkcji i utylizacji, a także spekuluje się, że część tego „brakującego” plastiku mogła zostać zdegradowana przez grzyby morskie.

Polipropylen w różnych formach był początkowo traktowany jedną z trzech odrębnych metod: światłem ultrafioletowym, ciepłem i odczynnikiem Fentona – kwaśnym roztworem nadtlenku wodoru i żelaza, często używanym do utleniania zanieczyszczeń.

Na płytce Petriego grzyby nanoszono oddzielnie jako pojedyncze kultury na traktowany polipropylen. Ważność biodeterioracji została następnie potwierdzona za pomocą technik mikroskopowych. Chociaż w badaniach nie oceniono, w jaki sposób plastik został zdegradowany przez grzyby ani czy był metabolizowany, naukowcy mają nadzieję przeprowadzić dalsze badania w celu określenia rodzaju zachodzących procesów biochemicznych.

– Musimy wspierać rozwój przełomowych technologii recyklingu, które poprawiają obieg tworzyw sztucznych, zwłaszcza te technologie, które są napędzane procesami biologicznymi, jak w naszym badaniu. Należy zauważyć, że w naszym badaniu nie przeprowadzono jeszcze żadnej optymalizacji warunków eksperymentalnych, więc jest dużo miejsca na dalsze skrócenie tego czasu degradacji – mówi profesor Abbas, który uważa, że ​​niski wskaźnik recyklingu tworzyw sztucznych na całym świecie przedstawia ogromną lukę w obiegu zamkniętym tworzyw sztucznych.

Naukowcy zajmą się teraz zwiększeniem ogólnej wydajności degradacji polipropylenu, zanim zwrócą się o inwestycje w celu skalowania technologii i opracowania pilotażowego prototypu na małą skalę do komercjalizacji. Od czasu zakończenia badań zespół wyizolował inne mikroorganizmy ze środowiska morskiego i zastosował podobny proces do degradacji morskich odpadów z tworzyw sztucznych, a wstępne wyniki wskazują na jeszcze większą degradację.

Źródło: Uniwersytet w Sydney