Bez bioplastików utoniemy w śmieciach /Fot. Tianjin University

Bioplastiki oparte na DNA przyszłością ludzkości

Plastik jest wszędzie i stanowi poważne zagrożenie dla środowiska. Niestety, istniejące strategie recyklingu nie należą do idealnych. Jest jednak pomysł jak to zmienić. Bioplastik można wytworzyć przy użyciu DNA i izoplolimerów pochodzących z biomasy. To może oznaczać prawdziwą rewolucję.

Tworzywa sztuczne są wytwarzane z surowców petrochemicznych, a sam proces przyczynia się do emisji dwutlenku węgla, a także generuje toksyczne produkty uboczne. Dodatkowo, klasyczne tworzywa sztuczne mogą rozkładać się setki lat.

Plastikowe piekło wokół nas

Szacunki wskazują, że rocznie do środowiska trafia 51-88 milionów ton odpadów z tworzyw sztucznych, a co roku wartości te rosną. Powszechnie stosowane metody utylizacji są nieskuteczne, a co więcej – jeszcze bardziej zanieczyszczają środowisko. Plastikowe odpady docierają wszędzie – na szczyty gór i do głębin oceanicznych.

Pewnym remedium wydaje się być recykling odpadów z tworzyw sztucznych, ale istniejące strategie są niewystarczające. Konieczne jest całkowicie zerwanie z produkcją klasycznych tworzyw sztucznych i sięgnięcie po alternatywy.

Produkujemy za dużo tworzyw sztucznych – to fakt

Za takowe uważa się bioplastiki. Te produkuje się z szerokiej gamy biomasy. Testowano już różne materiały, m.in. celulozę, chitozan, olej roślinny, białka i skrobię. Są one bardziej zrównoważone niż tworzywa sztuczne wytwarzane na bazie petrochemii, nie są materiałami bezproblemowymi. Największy problem to ten, że eksploatacja bioplastików pochodzących z naturalnych surowców, nie jest zgodna z zasadami zielonej chemii.

Czytaj też: Pszczoły cierpią przez mikroplastiki, ale można to wykorzystać

Drugi problem to taki, że wiele z substratów pochodzi z upraw, więc ich użycie konkuruje z produkcją żywności. Prowadzi to do znacznego poziomu marnowania zasobów. I tu pojawia się główny bohatera naszej opowieści, czyli DNA i izopolimery.

Materiały przyszłości

W ostatnich latach naukowcy zaczęli wytwarzać klasę funkcjonalnych nanomateriałów, takich jak nanocząstki DNA, hydrożele i struktury DNA podobne do dendrymerów (organicznych związków chemiczne o regularnej, rozgałęzionej budowie). Trzeba pamiętać, że DNA jest surowcem praktycznie niewyczerpywalnym – na Ziemi istnieje prawie 50 mld ton tego materiału. Bo przecież DNA można pozyskiwać ze wszystkich organizmów żywych, nie tylko zwierząt, ale także roślin, mikroorganizmów czy grzybów. Bioplastiki na bazie DNA mogłyby zaspokoić całkowite światowe zapotrzebowanie na tworzywa sztuczne. Czy to w ogóle jest możliwe?

Badania opublikowane w Journal of the American Chemical Society wykazały, że zastosowanie DNA i izopolimerów faktycznie umożliwia tworzenie zrównoważonych bioplastików. Są one tanie i łatwe w produkcji. Metoda ta ma wiele zalet.

Po pierwsze, surowce do produkcji takich bioplastików są pozyskiwane z zasobów odnawialnych. Po drugie, metody ich wytwarzania są przyjazne dla środowiska. Po trzecie, okres użytkowania bioplastików opartych na DNA jest znacznie dłuższy, dzięki możliwości id odnawialnego wykorzystania. Po wtóre, po zakończeniu okresu eksploatacji, są one łatwe w utylizacji w kontrolowanym procesie enzymatycznym.

Czytaj też: Jak rozkładać tworzywa sztuczne? Z pomocą mogą przyjść krowy

Naukowcy z Tianjin University zademonstrowali nowe bioplastiki oparte na DNA, które powstały dzięki procesowi montażu molekularnego wyzwalanego wodą. W ten sposób udało się stworzyć plastikowy kubek, co potwierdza skuteczność opracowanej metody.

Co będzie dalej?

Ponieważ skala zanieczyszczenia tworzywami sztucznymi jest tak duża, nikt na świecie nie zrezygnuje z alternatywnej metody produkcji plastików, zwłaszcza jeżeli ma ona same zalety (przynajmniej na tym etapie). Bioplastiki oparte na DNA mogą okazać się niezwykle trwałą grupą tworzyw sztucznych, a co więcej – można je stale ulepszać. To wydaje się być ścieżka, którą powinniśmy podążać w dążeniu do „zielonego” społeczeństwa.