O problemie spowodowanym narastającymi górami plastikowych śmieci słyszymy nie od dziś. Tworzywa te zaczęto produkować dopiero w latach 50. ubiegłego wieku i pokochano je za ich kilka kluczowych zalet: lekkość, plastyczność, stosunkowo wysoką wytrzymałość i niskie koszty produkcji. Jednak z biegiem czasu zaczęły być widoczne również wady, a dwie z nich szczególnie spędzają sen z  oczu działaczy ekologicznych- są nimi bardzo utrudniona degradacja i toksyczność. Szkodliwość wywołana jest nie tylko samym wydzielaniem toksyn, w określonych warunkach, ale również tym, że odpady takie łatwo gromadzą na sobie inne niebezpieczne substancje. Przykładem mogą być zakazane już, ale wciąż obecne w wodach, polichlorowane bifenyle. Już w 2017 roku stwierdzono, że na świecie powstało ponad 9,1 mld ton plastikowych tworzyw, a produkcja z roku na rok wzrasta. Szczęśliwie problem został zauważony przez polityków, dzięki czemu rządy różnych państw i organizacji międzynarodowych zaczynają wprowadzać restrykcje dotyczące produkcji tworzyw sztucznych. Aby zaśmiecanie to nie postępowało potrzebne są regulacje prawne, jednak nie obejdzie się również bez technologii, która będzie w stanie unieszkodliwić i przetworzyć już wyprodukowane opakowania.

Z pomocą przychodzi nam biotechnologia, której znawcy szukają rozwiązań z wykorzystaniem żywych organizmów.

W teorii mogłoby sie wydawać, że wystarczy znaleźć lub stworzyć jeden organizm, który potrafi trawić plastik i dalej nie powinno być większych problemów. W praktyce nie jest to takie proste. Dlaczego? Powodów jest kilka. Po pierwsze istnieje wiele rodzajów tworzyw sztucznych, m.in. polietylen, polistyren, polichlorek winylu itd.- wszystko o innym składzie i strukturze. Natomiast enzymy to wysoce specyficzne biokatalizatory i mnogość substratów stanowi utrudnienie. Po drugie- ważne jest do jakiego stopnia rozkładane jest dane tworzywo. Oczywiście najlepiej, żeby było degradowane do monomerów (czyli najmniejszych, powtarzających się, części łańcucha związku chemicznego), z których później można by było uzyskać identyczne materiał, co zapewniłoby recykling idealny. Tylko z powyższych warunków możemy dojść do wniosku, że aby zapewnić taki  recykling wszelkiego rodzaju tworzywom sztucznym potrzeba wiele różnych enzymów, czasem po kilka na jeden rodzaj tworzywa. Zatem widzimy już, że znalezienie odpowiedniego organizmu może być mocno utrudnione- chociażby dlatego, że należy przetestować umiejętności trawienia wielu związków przez jeden gatunek. Dodatkowo aspekty etyczne również mogą skomplikować sytuację. Nic więc dziwnego, że omawiane umiejętności są często odkrywane przypadkowo. Oto kilka gatunków, u których wykryto zdolność rozkładania plastiku.

Mącznik młynarek i jego flora bakteryjna

Grupa naukowców ze Stanford University opublikowała wyniki swoich badań, według których larwy pospolitego chrząszcza, który często dostaje się do naszej żywności zbożowej, potrafią trawić małe dawki polistyrenu bez uszczerbku na własnym zdrowiu. Po sprawdzeniu okazało się, że enzymy trawiące nie pochodzą bezpośrednio od samego owada, lecz od bakterii zamieszkujących jego układ pokarmowy. Mimo, że naukowcy zadeklarowali potrzebę przeprowadzenia dalszych badań, najprawdopodobniej strawione resztki będę mogły być wykorzystane do użyźniania gleby.

Barciak większy

Jest to ćma, której larwa słynie z tego, że przynosi pszczelarzom straty, gdyż żywi się zgromadzonym w ulu woskiem. Jednak, jak się okazało, z tej wady narodziła się zaleta. Przystosowanie do trawienia wosku pszczelego pociągnęło za sobą przystosowanie do  trawienia plastiku, który cechuje się podobną strukturą. Odkrycia tego dokonała dr Federica Bertocchini, gdy podczas walki ze szkodnikami z własnego ula, zaobserwowała, że potrafią wygryźć sobie drogę na wolność z plastikowego worka. Po tym zdarzeniu przeprowadziła badania, w których stwierdziła, że 100 gąsienic jest w stanie spożyć ponad 90 mikrogramów plastiku w ciągu pół dnia. Nie jest to zawrotna ilość, lecz w porównaniu do innych organizmów jest ona duża.

Pestalotiopsis microspora

Jest to gatunek grzyba pochodzący z lasów amazońskich. Jego umiejętności rozkładu poliuretanu zostały odkryte przez studencką ekspedycję badawczą z Uniwersytetu Yale, pod opieką profesora Scotta Strobela. Odkrycie jest tym bardziej obiecujące, że organizmy te nie potrzebują dostępu do tlenu, zatem poradziłyby sobie również w głębszych warstwach wysypiska śmieci.

Ideonella sakaiensis

Bakteria ta została odkyta przez naukowców z Politechniki w Kioto i Uniwersytetu Keiō, pod kierownictwem Shosuke Yoshidy z Politechniki w Kioto. Jest to mikroorganizm, który potrafi całkowicie rozłożyć poli(tereftalan etylenu), czyli popularny PET- jedno z najbardziej powszechnych tworzyw sztucznych.

Biorąc pod uwagę fakt, iż plastik zaczęto produkować na masową skalę kilkadziesiąt lat temu, a drobnoustroje szybko mutują, z całą pewnością na Ziemi jest już znacznie więcej stworzeń, które się nim odżywiają.

To tylko kwestia dalszych poszukiwań i badań. Jednak  żywe organizmy same w sobie mogą nie być wystarczającym czynnikiem do rozłożenia wyprodukowanych miliardów ton plastiku. Dalszym krokiem w rozwiązaniu problemu będzie zapewne sztuczne wytwarzanie enzymów na bazie tych, które stworzyła natura. Zapewni nam to większą ich ilość i stężenie, a dzięki temu- również lepszą wydajność.

fot.pixabay