قام باحثون بتصميم سلالة من الإشريكية القولونية يمكنها هضم بلاستيك البولي إيثيلين تيريفثاليت (PET) وتحويله إلى حمض الأديبيك. وهو مادة خام مفيدة لمواد النايلون والأدوية والعطور.
تشير الدراسة المنشورة في ACS Central Science إلى استخدام سلالة الإشريكية القولونية هذه لتفكيك الزجاجات البلاستيكية الشائعة. والنفايات البلاستيكية الأخرى.
معالجة مشكلة البلاستيك العالمية
في الواقع كل يوم يتم إلقاء ما يعادل 2000 شاحنة قمامة من البلاستيك في محيطاتنا وأنهارنا. كما يمكن لمبادرات إعادة التدوير أن تقطع شوطا نحو معالجة المشكلة المتزايدة للنفايات البلاستيكية. حيث يمكن تمزيق المنتجات وصهرها وتشكيلها في منتجات جديدة. ولكن لا تزال هناك حاجة إلى طرق جديدة للتعامل مع هذه النفايات.
سلالة من الإشريكية القولونية
في السابق. أفاد باحثون في جامعة إدنبرة أنهم نجحوا في هندسة سلالة من الإشريكية القولونية يمكنها تحويل المكون المركزي الموجود في الزجاجات البلاستيكية – حمض التريفثاليك – إلى مركب الفانيلين الأكثر قيمة والأكثر طلبًا. وهو المسؤول عن طعم الفانيليا المميز. .
الآن أفادت مجموعة أخرى من الباحثين في جامعة إدنبره. بقيادة البروفيسور ستيفن والاس مرة أخرى، عن نجاحها في توسيع مسارات التخليق الحيوي للإشريكية القولونية لجعلها تستقلب حمض التريفثاليك إلى حمض الأديبيك. وهو مركب خام شائع يتم توليده عادة من الوقود الأحفوري في عملية كثيفة الاستهلاك للطاقة.
تقنية البيولوجيا التركيبية
وقال والاس. أستاذ التكنولوجيا الحيوية الكيميائية بجامعة إدنبرة: “نستخدم تقنية تسمى البيولوجيا التركيبية. حيث نقوم بإدخال قطع جديدة من الحمض النووي في بكتيريا الإشريكية القولونية التي تبرمج الخلية لإجراء تفاعلات كيميائية جديدة”. “هنا قمنا ببرمجة البكتيريا لتصنيع حمض الأديبيك من النفايات البلاستيكية الذي يتيح الآن تصنيع النايلون للملابس من زجاجة بلاستيكية من النفايات”.
مادة خام قيمة
تعمل سلالة الإشريكية القولونية المُصممة حديثًا عن طريق إنتاج إنزيمات يمكنها تحويل حمض التريفثاليك إلى أحماض قصيرة السلسلة. مثل حمض الموكونيك وحمض الأديبيك. ولاستكمال تحويل حمض الموكونيك إلى حمض الأديبيك، استخدم الباحثون نوعًا ثانيًا من بكتيريا الإشريكية القولونية – التي تنتج غاز الهيدروجين – ومحفز البلاديوم.
كما وجد الباحثون أن ربط سلالات الإشريكية القولونية المهندسة بألجينات هيدروجيل ساعد في تحسين كفاءتها. ومن خلال تجاربهم. توصلوا إلى أنه يمكن تحويل ما يصل إلى 79% من حمض التريفثاليك إلى حمض الأديبيك باستخدام مسار إعادة التدوير الحيوي الأول من نوعه.
مادة خام جديدة
بعد التأكد من إمكانية هذا التحول. قام الباحثون بعد ذلك باختبار سلالات الإشريكية القولونية المدعومة بالهيدروجيل على عينتين من العالم الحقيقي: زجاجات PET والنفايات البلاستيكية الصناعية.
وقال والاس: “في الواقع لقد طبقنا هذه السلالات على زجاجة بلاستيكية وجدناها في الشارع وعينة من النفايات البلاستيكية التي أنتجتها شركة صناعية محلية في اسكتلندا. وكان كلاهما يعمل بشكل جيد بشكل ملحوظ”. “وهذا يوضح لنا كيف يمكن للنفايات البلاستيكية أن تكون بمثابة مادة خام جديدة لإنتاج المواد الكيميائية، ونحن نطبق حاليًا هذه النتيجة على مجموعة من المنتجات الصناعية المختلفة”.
أساليب حيوية مستدامة
وكما يقول الباحثون في ورقتهم البحثية، فإن تطوير أساليب حيوية مستدامة لإعادة تدوير البلاستيك هو “نهج أنيق لإنشاء اقتصاد دائري للمواد الكيميائية”. كذلك تستمر طريقتهم الجديدة في درجة حرارة الغرفة، عند درجة حموضة محيطة وفي غضون 24 ساعة. مما يجعلها مناسبة تمامًا للاستخدام على نطاق أوسع.
كما قال والاس: “نحن نعمل في الوقت الحالي بشكل مكثف مع عدد من الشركاء الصناعيين في المملكة المتحدة وخارجها لتكثيف هذه العملية. حتى نتمكن من صنع ألياف ملابس حقيقية من النفايات البلاستيكية”.
اقرأ أيضًا:
مفاجأة.. اكتشاف إنزيم يذيب البلاستيك بسرعة فائقة