Vynález, který mění pravidla ekologie. Tento nový plast se sám rozloží, když už ho nebudete potřebovat

Naše závislost na plastu se stala velkým problémem, a proto jsou vědci nadšeni novým typem materiálu, který má díky bakteriálním sporám žijícím uvnitř zabudovanou schopnost biologické degradace.

Nový samostravitelný plast kombinuje termoplastický polyuretan (TPU) a bakterie Bacillus subtilis, které musely být vyvinuty tak, aby přežily vysoké teploty při výrobě plastu. Opakovaným vystavováním spor zvyšující se teplotě tým výzkumníků, který stojí za touto novou prací, zjistil, že bakterie nakonec zvládnou teplotu 135 stupňů Celsia (275 stupňů Fahrenheita), která je nutná ke smíchání bakteriálních spor a TPU dohromady.

V minulosti se při hledání způsobů rychlého rozkladu plastů často využívaly bakteriální enzymy a houby z půdy a kompostů, kde jsou tyto mikroorganismy přirozeně hojné. Tento nový materiál však potřebuje pouze bakteriální spory, které se v něm probudí pomocí živin a vlhkosti, aby se začal rozkládat. „Pozoruhodné je, že se náš materiál rozkládá i bez přítomnosti dalších mikrobů,“ říká Jon Pokorski, vědec zabývající se polymery na Univerzitě v San Diegu (UC San Diego), který tým vedl.

„Je pravděpodobné, že většina těchto plastů pravděpodobně neskončí v kompostárnách bohatých na mikroby. Takže tato schopnost samovolného rozkladu v prostředí bez mikrobů činí naši technologii univerzálnější.“

Výzkum zahrnoval několik důležitých fází, počínaje výběrem bakterie B. subtilis. Jedná se o druh bakterie, který byl již dříve spojován s rozkladem plastů a který dokáže přežít v klidovém stavu bez obvyklých dodávek potravy a energie. Další fází bylo testování rychlosti rozkladu nového plastu. V ideálních kompostovacích podmínkách, které bakterie probudily z klidového stavu, zmizelo 90 % plastu za pět měsíců. Pozitivní známky toho, že k určitému stupni rozkladu může dojít i v méně ideálních podmínkách.

To by mohlo být klíčové při likvidaci takového plastu, pokud by byl komerčně vyvíjen. Výzkum ukázal, že ne všechny „kompostovatelné“ plasty se rozkládají tak, jak je inzerováno. Výzkumníci navíc zjistili, že kromě toho, že se plast stal biologicky odbouratelným, spory bakterií také zvýšily pevnost materiálu o 30 % a jeho roztažitelnost.

„Obě tyto vlastnosti se přidáním spor výrazně zlepší,“ říká Pokorski. „To je skvělé, protože přidání spor posouvá mechanické vlastnosti za známá omezení, kde dříve existoval kompromis mezi pevností v tahu a roztažností.“

TPU se hojně používá ve všech druzích výrobků, od pouzder na telefony až po součásti automobilů, ale v současné době neexistuje žádný účinný způsob jeho recyklace. Vzhledem k tomu, že výroba plastů roste rychlým tempem, naléhavě potřebujeme způsoby, jak omezit jejich množství, které se dostává do životního prostředí.

V této oblasti existuje spousta možností pro budoucí výzkum: od zajištění neškodnosti bakterií, které po rozkladu zůstávají, přes experimentování s různými kombinacemi plastů a bakterií až po rozšíření celého procesu. Jiní výzkumníci se mezitím pokoušejí vyrábět plasty, které se nevyrábějí z fosilních paliv, jako je ropa nebo její deriváty.

„Existuje mnoho různých druhů komerčních plastů, které se dostávají do životního prostředí – TPU je jen jedním z nich,“ říká Adam Feist, bioinženýr z Kalifornské univerzity v San Diegu. „Jedním z našich dalších kroků je rozšíření spektra biologicky rozložitelných materiálů, které můžeme touto technologií vyrábět.“

Autor: Lukáš Drahozal

Zdroj: nature.com, today.ucsd.edu