Żywy plastik, który rozkłada się w ustalonym wcześniej czasie – brzmi jak marzenie?
Sami zainteresowani mówią o żywym plastiku, który może ulec całkowitemu rozkładowi na żądanie. Nowy materiał wygląda i zachowuje się jak zwykły plastik, lecz jego wnętrze kryje coś niezwykłego. W jego strukturę naukowcy wbudowali specjalnie zaprojektowane bakterie, które pozostają w stanie uśpienia aż do momentu aktywacji. Gdy otrzymają odpowiedni sygnał, na przykład ciepło i składniki odżywcze, “budzą się” i zaczynają rozkładać materiał od środka. W efekcie plastik nie tylko się rozpada, ale zostaje całkowicie rozłożony na podstawowe cząsteczki, bez pozostawiania mikroplastiku.
Klucz do sukcesu tkwi w wykorzystaniu dwóch współpracujących enzymów produkowanych przez zmodyfikowane bakterie Bacillus subtilis. Jeden z nich działa jak nożyczki, tnąc długie łańcuchy polimerów na mniejsze fragmenty, podczas gdy drugi stopniowo rozkłada je na jeszcze prostsze elementy. Takie podejście okazało się znacznie skuteczniejsze niż wcześniejsze próby oparte na pojedynczym enzymie.
Materiał powstał na bazie polikaprolaktonu, wykorzystywanego między innymi w druku 3D i medycynie. Co istotne, jego właściwości mechaniczne praktycznie nie różnią się od tradycyjnych tworzyw sztucznych, co oznacza, iż może być używany w podobny sposób. Różnica pojawia się dopiero na końcu jego “życia”, kiedy zostaje aktywowany proces degradacji. W testach laboratoryjnych materiał ulegał całkowitemu rozkładowi w ciągu około sześciu dni.
Nie tylko opakowania. Twórcy przekonują, że zastosowań tego materiału może być znacznie więcej
A teraz to, na co zawsze zwracam uwagę, czyli możliwości praktycznego zastosowania. Członkowie zespołu badawczego stworzyli prototyp elastycznego urządzenia w postaci elektrody do noszenia na ciele. Ta działała poprawnie, a następnie całkowicie się rozłożyła w ciągu dwóch tygodni. Widzimy więc, że ten żywy plastik może znaleźć zastosowanie nie tylko w opakowaniach jednorazowych, ale także w elektronice czy medycynie.
Najważniejszą zaletą miałoby jednak być coś innego – możliwość zaprogramowania trwałości materiału. Zamiast tworzyć plastik, który przetrwa dekady lub stulecia, można skonfigurować taki, który rozpadnie się dokładnie wtedy, gdy przestanie być potrzebny. To fundamentalna zmiana w myśleniu o tworzywach sztucznych, które dotychczas były projektowane przede wszystkim z myślą o maksymalnej wytrzymałości.
Czytaj też: Przełom w świecie chemii. Naukowcy stworzyli najcięższy aromatyczny pierścień świata z bizmutu i uranu
Ale żeby nie było zbyt pięknie, to zwróćmy uwagę na obecne ograniczenia. Jak na razie proces degradacji wymaga specyficznych warunków, takich jak podwyższona temperatura i obecność substancji odżywczych. W przyszłości badacze chcą opracować systemy aktywacji działające na przykład w wodzie, gdzie trafia duża część odpadów plastikowych. Mimo to wizja świata, w którym materiały same znikają, gdy przestają być potrzebne, wydaje się naprawdę interesująca.