میکروبها پلاستیک را به بیسکویت و مسکنها تبدیل میکنند!
در دو تحول علمی که از نظر ماهیت با هم مرتبط هستند، تیمهای پژوهشی در ایالات متحده و بریتانیا توانایی شگفتانگیز میکروبهای مهندسیشده ژنتیکی را برای تبدیل زبالههای بطریهای پلاستیکی به محصولات خوراکی و قابل استفاده برای انسان، از جمله بیسکویتهای غنی از پروتئین با طعم وانیل و مسکنهای خانواده پاراستامول، آشکار کردند. بدین ترتیب، زبالههای پلاستیکی از یک آلاینده صرفاً زیستمحیطی به منبعی بالقوه برای غذا و دارو تبدیل شدهاند؛ در جهانی که تحت فشار آلودگی و کمبود منابع ناله میکند.
در جریان همایش پاییزی انجمن شیمی آمریکا در اوت ۲۰۲۶، محققان از دانشگاه جنوب ایلینوی در کاربوندیل، فناوریای را ارائه دادند که بطریهای PET و ضایعات ذرت را به بیسکویت پروتئینی با طعم وانیل تبدیل میکند. این فرآیند بر پایه فناوری «اکسیداسیون هیدروترمال» توسعهیافته توسط پروفسور کین اندرسون استوار است که در آن پلاستیک و ضایعات کشاورزی تحت دما و فشار شدید به مخلوطی غنی از کربن تجزیه میشوند و سپس توسط مخمرهای مهندسیشده ژنتیکی جذب میگردند. یک سویه زیستتوده گیاهی را به طعم وانیل و سویه دیگر اتیلن گلیکول حاصل از تجزیه PET را به بتاکاروتن (پیشساز ویتامین A) تبدیل میکند. در نهایت، این مخلوط با استفاده از فناوری چاپ سهبعدی شکلدهی شده و در مایکروویو پخته میشود. محصول نهایی کاملاً فاقد پلاستیک است و در مقیاس استاندارد چشایی، نمره ۶.۵ از ۹ را کسب کرده است.
نتایج اولیه نشان میدهد که نرخ تبدیل کربن از ضایعات در بازه زمانی یک تا دو روز، بیش از ۵۰ درصد است، در حالی که هزینه تولید در حال حاضر حدود ۶۰ دلار برای هر کیلوگرم میباشد. آزمایشهای مستقل آزمایشگاهی خلوص محصول را از نظر سموم، فلزات سنگین و مواد حساسیتزا تأیید کردهاند، اما تأییدیه نهایی برای انجام آزمایشهای رسمی هنوز معلق است.
در تحول همزمان، تیمی به رهبری استیون والاس از دانشگاه ادینبورگ روشی را کشف کرد که در آن باکتریهای اشریشیا کلی (E. coli) مهندسیشده ژنتیکی، زبالههای بطریهای PET تجزیهشده را به ماده مؤثره مسکنهای رایجی مانند «تایلینول» و «پانادول» تبدیل میکنند. این یافته در مطالعهای که در مجله «Nature Chemistry» منتشر شد، گزارش گردید.
باکتریها پس از مهندسی ژنتیکی، توانستند ۹۲ درصد از پلاستیکهای تجزیهشده را تنها در عرض ۴۸ ساعت به پاراستامول تبدیل کنند. گام محوری این فرآیند، یک واکنش شیمیایی به نام «بازآرایی لوسن» (Lucas rearrangement) در داخل سلولهای زنده است که برای نخستین بار محقق شده و مسیری پایدارتر را برای تولید دارو به جای تکیه بر سوختهای فسیلی گشوده است.
• مواد اولیه: بطریهای PET دورریختنی همراه با ضایعات کشاورزی (ذرت و برگهای آن) در پروژه بیسکویت، و پلاستیکهای تجزیهشده در پروژه دارو.
• کارایی: تبدیل بیش از ۵۰ درصد کربن در دو روز برای بیسکویت، و ۹۲ درصد برای دارو در عرض ۴۸ ساعت.
این دو پروژه با یک چشمانداز علمی واحد همگام هستند: تبدیل زبالههای پلاستیکی از یک بار زیستمحیطی به منبعی ارزشمند. پروژه بیسکویت که به عنوان یک آزمایش غذایی توسط ناسا در چارچوب چالش «غذا در فضاهای دور» آغاز شد، هدف دارد کمبود غذایی پیشبینیشده تا سال ۲۰۵۰ را مدیریت کند (با افزایش تقاضا به میزان ۳۵ تا ۵۶ درصد و مواجهه ۳۰ درصد از جمعیت جهان با خطر گرسنگی). از سوی دیگر، پروژه پاراستامول به دنبال یافتن جایگزینهای پایدار برای صنایع داروسازی وابسته به سوختهای فسیلی است.
محققان، از جمله لاهیرو جایاکودی و استیون والاس، اذعان دارند که راه هنوز طولانی است؛ زیرا در حال حاضر بزرگسازی فرآیندهای آزمایشگاهی به سطح صنعتی دشوار است. همچنین، دافعه غریزی از ایده «بیسکویت پلاستیکی» یا «داروی ساختهشده از زباله» نیازمند زمان برای غلبه بر آن است، دقیقاً همانطور که با گوشت آزمایشگاهی در مراحل اولیه خود مواجه شدیم.
کارشناسان معتقدند که این پژوهشهای بنیادین «گامی در جهت درست» هستند و صرفِ تبدیل شدن «پسماند»، «غذا» و «دارو» به موضوعات پژوهشی مرتبط، در خود دستاوردی قابلتوجه است که شایسته توجه بیشتر است؛ آنها همچنین تأکید میکنند که راهحلهای زیستمحیطی آینده ممکن است از جایی که انتظار نمیرود، یعنی از درون آزمایشگاههایی که تعریف ما از آنچه میخوریم و داروهایی که مصرف میکنیم را بازتعریف میکنند، حاصل شود.
