Tym razem nie chodzi o zwykły biodegradowalny materiał, który powoli poddaje się warunkom środowiskowym. Naukowcy opracowali bowiem “żywy plastik”, czyli tworzywo, w którym obok polimeru znajdują się uśpione przetrwalniki bakterii. Dopóki pozostają nieaktywne, materiał ma zachowywać się jak normalne tworzywo. Gdy jednak dostaną odpowiedni bodziec, to “budzą się” i zaczynają rozkładać własne “mieszkanie” od środka. Tak oto w przypadku tego plastiku trwałość przestaje być cechą narzuconą raz na zawsze, a zaczyna być czymś, czym można sterować.
Jak powstał “żywy plastik”?
W tym projekcie naukowcy wykorzystali polikaprolakton (PCL), a więc polimer znany między innymi z druku 3D i części zastosowań medycznych, na przykład w materiałach przypominających logiką rozpuszczalne nici chirurgiczne. Do niego dodali przetrwalniki Bacillus subtilis, ale nie jednego, prostego szczepu działającego samotnie. Zamiast tego opracowali układ dwóch populacji bakterii, które zostały zaprogramowane do wydzielania dwóch uzupełniających się enzymów rozkładających polimer.
Czytaj też: Jak tu nie uwielbiać Słońca? Teraz stało się niszczarką do plastiku i źródłem paliwa przyszłości
Pierwszy enzym, lipaza Candida antarctica, przecina długie łańcuchy polimeru w losowych miejscach. Drugi, lipaza Burkholderia cepacia, pracuje bardziej metodycznie i stopniowo rozkłada powstałe fragmenty w kierunku jednostek monomerowych. Dla mnie właśnie ten duet jest ważniejszy niż samo hasło “żywy plastik”, bo jest to raczej mała, zaprogramowana linia demontażu ukryta w samym materiale, która wedle badań realizuje cały proces rozkładu w sześć dni i nie pozostawia po sobie cząstek mikroplastiku. Wiele materiałów “degradowalnych” nie znika z kolei w intuicyjnym sensie, tylko rozpada się na mniejsze fragmenty, a później problem zmienia skalę z widocznych śmieci na cząstki, które trudniej wykryć, zebrać i zatrzymać.
Czytaj też: Nie uwierzysz, jak ważna jest ta technologia. Wiem o tym po latach pisania o wojnach
Jest to zresztą moim zdaniem najważniejsze w tej pracy, bo obietnica uniknięcia mikroplastiku to kompletny gamechanger w walce z tworzywami sztucznymi. Od lat obserwuję bowiem, jak problem plastiku przestał być kwestią śmieci widocznych na plaży, a stał się istną plagą. Mikroplastik trafia bowiem do lodu, wody, powietrza, organizmów morskich i ludzi. Opisywaliśmy to już przy temacie mikroplastiku znalezionym w kanadyjskiej Arktyce, przy widłonogach transportujących cząstki mikroplastiku, a także przy starszych badaniach nad tym, jak bakterie mogą trawić plastik.
Żywa elektronika jednorazowa ma więcej sensu niż żywa butelka
Oczywiście jednak plastik nie zaczął “się zjadać” już w momencie, kiedy powstał. Aktywacja w tym przypadku wymaga bowiem pożywki i temperatury 50°C, więc to nie tak, że kiedy taki plastik spadnie na trawę, to zniknie przy pierwszym lepszym upale. Musimy więc traktować tę pracę nie jako alternatywę plastiku, a jako dowód, że właśnie można zbudować materiał z własnym mechanizmem degradacji, a nie jako gotową receptę na plastikowe odpady pływające w oceanach. Różnica jest więc ogromna, ale to właśnie dlatego ten temat jest ciekawy, bo gdybyśmy dostali tylko kolejny materiał, który “kiedyś może zastąpi PET”, to wzruszyłbym ramionami. Takich historii było już mnóstwo, a podobny problem przewijał się przy biodegradowalnym poliestrze-2,18.
Co jednak najciekawsze, najbardziej praktyczny fragment badania wcale nie dotyczył rozkładu opakowań na wysypiskach, lecz elektroniki noszonej na ciele. Naukowcy stworzyli bowiem elastyczną elektrodę z wykorzystaniem nowego tworzywa i sprawdzili, czy nadaje się do wykrywania sygnałów elektromiograficznych, czyli aktywności mięśni. Taki prototyp najpierw działał zgodnie z założeniami, a później uległ degradacji w ciągu dwóch tygodni.
Czytaj też: Nowy język projektowania elektroniki jutra? Naukowcy zbudowali istny molekularny warsztat
Z butelką jest trudniej. Butelka musi wytrzymać transport, magazynowanie, nacisk, temperatury, kontakt z płynem i długi czas na półce. Do tego nikt rozsądny nie chciałby opakowania, które po przypadkowym naruszeniu warunków zaczyna tracić właściwości. Dla mnie “żywy plastik” w pierwszej kolejności nie jest więc materiałem na masowe opakowania do wody, tylko technologią dla produktów tymczasowych, drogich w utylizacji albo trudnych do odzysku.
Źródła: American Chemical Society
