اكتشاف طريقة مبتكرة لإعادة تدوير البلاستيك
إنزيمات لُعاب "العثة" قادرة على تفكيك البولي إيثيلين في ساعات
نوار صبح
- البولي إيثيلين يشكّل 30% من إجمالي إنتاج البلاستيك ويستخدم في تصنيع الأكياس والتعبئة
- يمكن أن ينتج عن التحلل الكيميائي مواد كيميائية قيمة أو بلاستيك جديد
- يمكن تصنيع الإنزيمات بسهولة والتغلب على الصعوبة في تفكك البلاستيك وتحلله
- البكتيريا الموجودة في المحيطات والتربة في جميع أنحاء العالم تتطور لأكل البلاستيك
- 30 ألف إنزيم متنوع قد يحلل 10 أنواع مختلفة من البلاستيك
تُعَد عملية تدوير البلاستيك من أهم التحديات التي تواجه العلماء، في محاولة لإيجاد حلول لأكبر المشكلات البيئية التي تؤدي دورًا متزايدًا في أزمة التغير المناخي.
وفي هذا الإطار، اكتشف فريق من الباحثين الإسبان الإنزيمات التي تمزّق الأكياس البلاستيكية بسرعة في لُعاب ديدان الشمع، وهي يرقات العثة التي تصيب خلايا النحل.
وتعمل إنزيمات هذا اللُّعاب على تحلل البولي إيثيلين في غضون ساعات في درجة حرارة الغرفة، ويمكن أن تُحدِث ثورة في إعادة تدوير البلاستيك.
وتُعَدّ هذه أولى الإنزيمات المعلنة لتفكيك البولي إيثيلين في غضون ساعات، ويمكن أن تؤدي إلى طرق فاعلة من حيث التكلفة لإعادة تدوير البلاستيك.
التخلُّص من البلاستيك
جاء الاكتشاف بعد أن نظّف عالم -وهو أحد مربي النحل الهواة- خلية موبوءة، ووجد أن اليرقات بدأت أكل ثقوب في كيس من البلاستيك، حسب بيانات اطلعت عليها منصة الطاقة المتخصصة.
وقال الباحثون إن دراستهم أظهرت أن لعاب الحشرات قد يكون "مخزنًا للإنزيمات المفكِّكة التي يمكن أن تُحدِث ثورة في تنظيف النفايات البلاستيكية الملوثة".
تُجدر الإشارة إلى أن البولي إيثيلين يشكّل 30% من إجمالي إنتاج البلاستيك، ويُستخدم في تصنيع الأكياس ولوازم التعبئة والتغليف الأخرى التي تمثّل جزءًا كبيرًا من التلوث البلاستيكي في جميع أنحاء العالم.
وتُستخدم تقنية إعادة تدوير البلاستيك الوحيدة العمليات الميكانيكية، على نطاق واسع اليوم، وتنتج منتجات منخفضة القيمة، حسبما نشرت صحيفة الغارديان البريطانية (The Guardian).
ويمكن أن ينتج عن التحلل الكيميائي مواد كيميائية قيمة أو بلاستيك جديد جرّاء المعالجة الإضافية، وبالتالي تنتفي الحاجة إلى تصنيع بلاستيك بكر جديد من النفط.
تصنيع الإنزيمات
قال الباحثون لدى مركز الأبحاث البيولوجية، في العاصمة الإسبانية مدريد، إنه يمكن تصنيع الإنزيمات بسهولة والتغلب على الصعوبة في تفكك وتحلل البلاستيك، وهو التحطيم الأولي لسلاسل البوليمر.
وأشاروا إلى أن ذلك يتطلب عادة الكثير من التسخين، إلا أن الإنزيمات تعمل في درجات حرارة عادية، وفي الماء وعند درجة حموضة متعادلة، وفق المعلومات التي رصدتها منصة الطاقة المتخصصة.
وقالت الباحثة في مركز الأبحاث البيولوجية، الدكتورة فريدريكا بيرتوتشيني: إن خلايا النحل لديها كانت مصابة بديدان الشمع، لذلك بدأت في تنظيفها، ووضعت الديدان في كيس بلاستيكي.
ولاحظت بعد مدة وجود الكثير من الثقوب، وأن العملية لم تكن مجرد مضغ، لقد كانت تَحَلُّلًا كيميائيًا، لذلك كانت هذه بداية القصة.
ويقول الباحثون في المركز إنه من حيث التطبيق التجاري للاكتشاف الجديد في إعادة تدوير البلاستيك تُعَدّ هذه مجرّد بداية.
وأكد الباحث في مركز الأبحاث الإسباني، الدكتور كليمنتي أرياس، ضرورة إجراء الكثير من الأبحاث والتفكير في طريقة تطوير إستراتيجية تدوير البلاستيك الجديدة للتعامل مع النفايات البلاستيكية.
وقال العلماء إنه -بالإضافة إلى محطات إعادة تدوير البلاستيك الكبيرة- قد يكون من الممكن يومًا ما الحصول على مجموعات من ديدان الشمع في المنازل لإعادة تدوير الأكياس البلاستيكية وتحويلها إلى منتجات مفيدة.
وفي المقابل، يحقق علماء آخرون -حاليًا- في دور الخنافس ويرقات الفراشات لمعرفة قدرتها على أكل البلاستيك.
الاكتشافات السابقة
تركزت الاكتشافات السابقة للإنزيمات المفيدة على الميكروبات، إذ أشارت دراسة أجريت عام 2021 إلى أن البكتيريا الموجودة في المحيطات والتربة في جميع أنحاء العالم تتطور لأكل البلاستيك، وتوصلت إلى 30 ألف إنزيم مختلف قد يحلل 10 أنواع عديدة من البلاستيك.
وكُشف عن إنزيم فائق يعمل على تكسير زجاجات المشروبات البلاستيكية بسرعة، وعادة ما يكون مصنوعًا من بلاستيك بولي إيثيلين تريفثاليت (بي إي تي)، في عام 2020، وهو مستوحى من خلل موجود في مكب نفايات في اليابان وعُدّل عن طريق الخطأ لزيادة فاعليته.
علاوة على ذلك، أُنتج إنزيم يكسربولي إيثيلين تريفثاليت من البكتيريا الموجودة في سماد الأوراق، في حين يمكن أن يأكل حشرة أخرى من مكب النفايات البولي يوريثين، وهو بلاستيك يستخدم على نطاق واسع ونادرًا ما يُعاد تدويره.
جهود الحدّ من التلوث
يُتخلص من ملايين الأطنان من البلاستيك سنويًا، وينتشر التلوث على الكوكب، من قمة جبل إيفرست إلى أعمق المحيطات.
ويُعد تقليل كمية البلاستيك المستخدم أمرًا حيويًا، كما هو الحال مع جمع النفايات ومعالجتها بصفة صحيحة.
ويمكن أن تؤدي إعادة التدوير الكاملة إلى خفض إنتاج البلاستيك الجديد، حسبما نشرت صحيفة الغارديان البريطانية (The Guardian).
نتائج الأبحاث
حدد البحث -الذي نشرته مجلة "نيتشركوميونيكيشن" البريطانية- نحو 200 بروتين في لعاب دودة الشمع، وقلص من البروتينين اللذين كان لهما تأثير في أكل البلاستيك.
وقال الباحثون: إن لعاب الحشرات قد يكون مستودعًا للإنزيمات المفكِّكة التي يمكن أن تُحدث ثورة في مجال المعالجة الحيوية وإعادة تدوير البلاستيك.
وأشاروا إلى أن يرقات دودة الشمع تعيش وتنمو في أقراص عسل خلايا النحل وتتغذّى على شمع العسل، وقد يكون هذا هو سبب تطويرها للإنزيمات.
وألمحوا إلى الاحتمال الآخر في أن الإنزيمات تحطم المواد الكيميائية السامة التي تنتجها النباتات بصفتها دفاعًا، التي تشبه بعض المواد المضافة في البلاستيك.
وقال مدير مركز ابتكار الإنزيمات بجامعة بورتسموث البريطانية، البروفيسور آنديبيكفورد: إن اكتشاف الإنزيمات في لعاب دودة الشمع كان لافتًا للانتباه.
وأوضح أن التفاعل يحدث في غضون ساعات قليلة في درجة حرارة الغرفة، ما يشير إلى أن التفكك الإنزيمي قد يمهد الطريق إلى الاستفادة من نفايات البولي إيثيلين.
وأظهرت دراسة منفصلة نشرتها مجلة "الكيمياء Chem"، يوم الثلاثاء 4 أكتوبر/تشرين الأول، أن إنشاء نسخة طبق الأصل من إنزيم مفكك للبلاستيك يعني أنه أكثر مقاومة للتفكيك، ما يُطيل من فاعليته.
وقال البروفيسور آندي بيكفورد: إن من المرجح أن تفوق التكلفة الباهظة للتخليق الكيميائي للإنزيمات المطابقة أي فائدة متواضعة من الإنزيم المعزز.
اقرأ أيضًا..
- تحالف أوبك+ يقرر خفض سقف الإنتاج مليوني برميل يوميًا في نوفمبر
- الطاقة المتجددة في الجزائر.. 6 أرقام عن أبرز التطورات (إنفوغرافيك)
