Η παγκόσμια εξάρτηση από τα πλαστικά και η περιορισμένη δυνατότητα ανακύκλωσης ορισμένων τύπων τους, όπως το πολυπροπυλένιο, συνθέτουν ένα από τα πιο πιεστικά περιβαλλοντικά προβλήματα της εποχής. Καθώς οι καθιερωμένες μέθοδοι ανακύκλωσης αποτυγχάνουν να ανταποκριθούν στον όγκο και τη σύνθεση αυτών των υλικών, η επιστημονική έρευνα στρέφεται προς νέες, βιολογικά εμπνευσμένες λύσεις. Σε αυτό το πλαίσιο, μια μελέτη του Πανεπιστημίου του Σίδνεϊ αποκαλύπτει την αξιοσημείωτη ικανότητα κοινών μυκήτων να αποδομούν πολυπροπυλένιο, προσφέροντας ένα ρεαλιστικό εργαλείο στη μάχη κατά της πλαστικής ρύπανσης.
Τα αποτελέσματα της έρευνας
Η έρευνα επικεντρώθηκε στη δράση δύο ειδών μυκήτων, Aspergillus terreus και Engyodontium album, τα οποία είναι διαδεδομένα στο φυσικό περιβάλλον. Για την επίτευξη της αποδόμησης, οι ερευνητές εφάρμοσαν μεθόδους προκατεργασίας στο πολυπροπυλένιο, όπως έκθεση σε υπεριώδη ακτινοβολία, θερμική επεξεργασία και χρήση αντιδραστηρίου Fenton. Οι τεχνικές αυτές στόχευαν στη μερική αποδυνάμωση της μοριακής δομής του πλαστικού ώστε να καταστεί πιο ευάλωτο στη δράση των μυκήτων.
Advertisment
Τα αποτελέσματα ήταν ενδεικτικά της δυναμικής των βιολογικών αυτών παραγόντων:
- Ποσοστό αποδόμησης 21% εντός 30 ημερών,
- Απόδοση 27% στους τρεις μήνες,
- Πλήρης αποδόμηση σε περίπου 140 ημέρες.
Πρόκειται για τη μεγαλύτερη καταγεγραμμένη βιοδιάσπαση πολυπροπυλενίου σε εργαστηριακές συνθήκες μέχρι σήμερα, καταδεικνύοντας τις δυνατότητες αξιοποίησης των μυκήτων στη διαχείριση απορριμμάτων που θεωρούνται σχεδόν αδύνατο να ανακυκλωθούν.
Η μελέτη πραγματοποιήθηκε στο πλαίσιο ευρύτερης προσπάθειας που διεξάγεται σε παγκόσμιο επίπεδο για την αξιοποίηση μικροοργανισμών στη διαχείριση των αποβλήτων. Ανάλογες έρευνες έχουν δείξει ότι και άλλα είδη μυκήτων και βακτηρίων, όπως ο Ideonella sakaiensis, μπορούν να διασπούν πολυεστέρες όπως το PET, ωστόσο η αποικοδόμηση του πολυπροπυλενίου είχε μείνει μέχρι σήμερα άλυτος γρίφος.
Advertisment
Ανάλυση της μεθόδου
Η επιτυχία των μυκήτων στην ανακύκλωση πλαστικών, οφείλεται στην παραγωγή ενζύμων όπως λιπάσες και υπεροξειδάσες, οι οποίες διασπούν τους χημικούς δεσμούς του πολυμερούς. Η διαδικασία δεν συνιστά απλή κατανάλωση του πλαστικού, αλλά μετατροπή του σε οργανικές ενώσεις που ενσωματώνονται στον μεταβολισμό των μυκήτων.
Η χρήση βιολογικών παραγόντων προσφέρει αρκετά πλεονεκτήματα έναντι των παραδοσιακών μεθόδων. Είναι φιλική προς το περιβάλλον, δεν απαιτεί υψηλές θερμοκρασίες ή χημικά διαλύματα, ενώ το τελικό προϊόν είναι συχνά ακίνδυνο. Παρόλα αυτά, η απόδοση και η ταχύτητα της διαδικασίας παραμένουν περιορισμένες.
Παρά τις επιτυχίες της μελέτης, προκύπτουν κρίσιμα ερωτήματα:
- Ο απαιτούμενος χρόνος για πλήρη αποδόμηση παραμένει υψηλός για βιομηχανική εφαρμογή.
- Οι μέθοδοι προκατεργασίας απαιτούν ενέργεια και εξοπλισμό, επηρεάζοντας τη βιωσιμότητα της κλίμακας.
- Η αξιολόγηση των παραπροϊόντων και του ενεργειακού αποτυπώματος πρέπει να συνεχιστεί, προκειμένου να διασφαλιστεί η οικολογική ακεραιότητα της μεθόδου.
Ωστόσο, η χρήση υπαρχόντων τεχνολογιών βιομηχανικής ζύμωσης αποτελεί σημαντικό πλεονέκτημα. Η εφαρμογή των μυκήτων σε αντιδραστήρες, όπου μπορούν να διατηρούνται υπό ελεγχόμενες συνθήκες θερμοκρασίας και υγρασίας, είναι τεχνικά εφικτή και θα μπορούσε να επιταχύνει τη διαδικασία. Επιπλέον, η δυνατότητα ενίσχυσης των στελεχών μέσω βιοτεχνολογικών μεθόδων ανοίγει προοπτικές για την αύξηση της ενζυμικής απόδοσης.
Πολιτικές και οικονομικές προεκτάσεις
Η ανάπτυξη τεχνολογιών που βασίζονται σε μικροοργανισμούς εντάσσεται σε ένα ευρύτερο στρατηγικό πλαίσιο κυκλικής οικονομίας. Η εφαρμογή τέτοιων λύσεων μπορεί να μειώσει το λειτουργικό κόστος των μονάδων διαχείρισης απορριμμάτων, να δημιουργήσει νέες θέσεις εργασίας σε τομείς της βιοτεχνολογίας και να συμβάλει στην εκπλήρωση διεθνών περιβαλλοντικών δεσμεύσεων.
Ωστόσο, απαιτούνται σαφή ρυθμιστικά πλαίσια και επενδυτικά κίνητρα. Η ενσωμάτωση τέτοιων τεχνολογιών στις πρακτικές των δήμων και των εταιρειών διαχείρισης αποβλήτων δεν μπορεί να προχωρήσει χωρίς κρατική υποστήριξη. Η επιτυχία εξαρτάται από την ύπαρξη πολιτικής βούλησης, διαφάνειας στη λήψη αποφάσεων και εμπλοκής της επιστημονικής κοινότητας στον σχεδιασμό πολιτικών.
Η αξιοποίηση μυκήτων για την αποδόμηση ανθεκτικών πλαστικών, όπως το πολυπροπυλένιο, εισάγει ένα νέο παράδειγμα στην περιβαλλοντική διαχείριση. Τη βιοαποδόμηση μέσω μικροοργανισμών. Η έρευνα του Πανεπιστημίου του Σίδνεϊ αποτελεί ένα κρίσιμο πρώτο βήμα προς αυτή την κατεύθυνση, αποδεικνύοντας ότι τα σύνορα μεταξύ φυσικής βιολογίας και τεχνολογίας συνεχώς διευρύνονται.
Το επόμενο στάδιο απαιτεί:
- Συστηματική κλιμάκωση της τεχνολογίας,
- Νομοθετική ενίσχυση της βιολογικής ανακύκλωσης,
- Χρηματοδότηση για περαιτέρω έρευνα,
- Κοινωνική αποδοχή και πολιτική βούληση για μεταρρυθμίσεις στη διαχείριση απορριμμάτων.
Η επιτυχία του εγχειρήματος θα εξαρτηθεί από τη συντονισμένη δράση επιστημόνων, βιομηχανίας και θεσμών. Η φύση φαίνεται να έχει ήδη τη λύση· το ζητούμενο είναι αν η ανθρωπότητα είναι έτοιμη να την εφαρμόσει με συστηματικότητα και μακροπρόθεσμο σχεδιασμό.
Πηγές:
- University of Sydney, “Fungi makes meal of hard-to-recycle plastic”, https://www.sydney.edu.au/news-opinion/news/2023/04/14/fungi-makes-meal-of-hard-to-recycle-plastic.html
- Frontiers in Microbiology, “Fungal degradation of plastics”
- Nature Reviews Microbiology, “Microbial plastic degradation”
- United Nations Environment Programme, “Single-use plastics: A roadmap for sustainability”
- Ellen MacArthur Foundation, “Completing the Picture: How the Circular Economy Tackles Climate Change”
