Fotografija: Bakterijski sojevi koji mogu da sintetišu bioaktivna jedinjenja i polimere / Izvor: Lična arhiva
Po aktuelnim procenama, od ukupne količine ikada proizvedene plastike do danas, reciklirano je samo oko 1,2%. Štaviše, većina i te reciklirane plastike takođe brzo završi na deponiji, jer se često nalazi u sastavu odevnih predmeta.
„Klasična“ reciklaža, uglavnom mehanička, podrazumeva da se kao proizvod dobije sirovina koja ima manju ekonomsku i upotrebnu vrednost od polaznog materijala, kao što je slučaj za „običnu“ plastiku koja sadrži PET, polietilen, polipropilen… Drugim rečima, od plastične flaše nikad neće biti napravljena nova, nekorišćena plastična flaša.
Poseban izazov predstavlja tzv. mešovita plastika, jer se smatra da se takva plastika ni ne može reciklirati zbog složenosti procesa razdvajanja na njene sastavne komponente, kao i smanjene čistoće i nižeg kvaliteta recikliranog materijala. Primera radi, kod mešovitog ambalažnog materijala, 95% ukupne vrednosti ambalaže, od 80 do 120 milijardi dolara godišnje, zauvek je izgubljeno za ekonomiju jer se ne može reciklirati, dok se za proizvodnju te ambalaže povećava globalna emisija gasova koji izazivaju efekat staklene bašte.
Potencijalno rešenje za ove probleme je bioplastika: u pitanju je sirovina koja može više puta biti iskorišćena za proizvodnju istog proizvoda sa istom funkcijom i istom, ili čak većom vrednošću. U okviru projekta EcoPlastiC mi razvijamo nove tehnologije gde se upravo mešoviti plastični otpad, i to uz pomoć bakterija, pretvara u biopolimere visokih performansi koji se mogu neprestano reciklirati.
Bioplastika se dobija procesima reciklaže u kojima glavnu ulogu igraju bakterije
Proces kojim se od mešovitog plastičnog otpada dobija bioplastika može se podeliti u nekoliko faza.
Prvi korak je degradacija i ona podrazumeva različite tehnologije tzv. depolimerizacije plastike i drugih materijala koji sadrže PET, kroz različite mehaničke i zelene hemijske procese. Ti veliki molekuli polimera moraju da budu „iseckani“ na manje komade kako bi mogli biti upotrebljeni u daljim koracima.
Sledeći korak je biofiltracija, koja predstavlja novi način pripreme dobijenih sirovina (monomera i oligomera) koje su spremne da budu ubačene u fermentaciju, odnosno spremne da ih mikroorganizmi „pojedu“.
Nakon toga, sledi pronalaženje, odabir i obogaćivanje mikrobioma, tj. skupova mikroorganizama, kako bi ti mikrobi mogli da od usitnjenog i pripremljenog mešovitog plastičnog otpada stvaraju različite biopolimere. U zavisnosti od toga koji bakterijski sojevi se koriste, mogu biti dobijeni polihidroksialkanoati (PHA), polihidroksibutirat (PHB) i nanoceluloza.
Sledeći korak je „izvlačenje“ tih vrednih biopolimera iz bakterijskih kultura, na prvom mestu dobijanje PHA visoke čistoće, što će se raditi različitim zelenim procesima, uključujući i korišćenje enzimskih koktela u čiji sastav mogu ulaziti komercijalno dostupni enzimi, ali i genetski modifikovani i poboljšani enzimi.
Poslednja faza je validacija procesa, gde će biti proizvedeni prototipi za demonstraciju sastavljeni od mešavina različite eko-plastike, kao što su PHA, PHB i nanoceluloza. Ovi prototipi će biti predviđeni za različite upotrebe, kao što su ambalaže i posude za hranu, podmetači za čase, poslužavnici, mušeme, bioplastični pribor za jelo, bioplastični tanjiri…
Istraživanje se vrši u okviru projekta visokog rizika – i potencijalno visokog dobitka
Projekat EcoPlastiC, koji finansiraju Evropska unija i Evropsko veće za inovacije (EIC), a koji je pokrenut u oktobru 2022. godine, takozvani je pathfinder projekat koji usvaja pristup visokog rizika i visokog dobitka kako bi pružio radikalno novi pristup za trajno recikliranje plastike koja kao jednu od komponenti sadrži PET (polietilentereftalat).
Na projektu EcoPlastiC učestvuje pet partnera iz pet zemalja Evrope: Irske (TUS), Belgije (AVE), Portugalije (NOVA) i Švedske (KTH), a iz Srbije Institut za molekularnu genetiku i genetičko inženjerstvo (IMGGI). Partneri na projektu imaju različita i komplementarna znanja o nauci o materijalima, polimernom inženjerstvu, enzimologiji, mikrobiologiji, bioinženjerstvu i hemijskom inženjerstvu.
Sva bioplastika koju planiramo da proizvedemo u okviru projekta EcoPlastiC je u potpunosti biokompatibilna i biorazgradiva. Biokompatibilnost znači da neki materijal nije toksičan ili štetan za živa tkiva i procenjuje se u odnosu na krajnju svrhu proizvoda.
Predviđeni prototipi nisu planirani za medicinsku primenu, ali je svakako poželjno da budu netoksični, naročito ako će biti u kontaktu sa hranom. Za razliku od „obične“ plastike, prototipi će biti u potpunosti biorazgradivi i moći će da se recikliraju veliki, pa čak i možda neograničen broj puta, što bi u potpunosti moglo da transformiše industriju plastike.
KLIMA101 NEDELJNI NEWSLETTER
Cilj je dobiti celokupni industrijski proces: od plastičnog otpada do vrednih sirovina
Uvek je to pitanje cene i interesovanja, tj. ponude i potražnje. Problem je što dokle god plastična viljuška košta manje od bioplastične, ljudi (i industrija) će birati jeftiniju opciju.
U ovom trenutku, potražnja za novim bioplastičnim materijalima visokih performansi je sve veća, dok ponuda još uvek kaska za njom, ali verujemo da je siguran korak ka široj upotrebi bioplastike uspostavljanje makar jednog uspešnog industrijskog procesa, koji od plastičnog otpada proizvodi vredne i korisne sirovine, kao što je to zamišljeno idejom projekta EcoPlastiC.
Jedna moguća primena bioplastike bila bi za izradu sveprisutnih mobilnih telefona i tableta, kao i zaštitnih futrola za ove uređaje. U nekom idealnom svetu, ovakvi elektronski urađaji bili bi 100% reciklirani, i od njih bi se dobijale vredne sirovine za ponovnu upotrebu u proizvodnji mobilnih telefona, kao što je bioplastika, ali i skupoceni hemijski elementi čije zalihe na zemlji mogu biti potrošene u narednih 100 godina (itrijum, tantal, galijum, arsen, indijum, srebro i drugi).
Ali ono što bismo mi najpre voleli da vidimo je jedno industrijsko postrojenje. U njemu bi se, od bilo kog plastičnog ili tekstilnog mešovitog otpada – istog onog koji je toliko težak za klasičnu reciklažu – uz pomoć bakterija proizvodili biopolimeri, koji bi dalje mogli biti korišćeni za proizvodnju najrazličitijih proizvoda: od čaša, tanjira, poslužavnika, posuda za hranu, do saksija za cveće, papuča za hotele, elastičnih traka za vežbanje u teretani, povodaca za pse, futrola za naočare, pa čak i biosenzora i medicinskih aparata.
O autorkama
Dr Jelena Lazić je doktorirala na Univerzitetu u Novoj Gorici (Slovenija) na programu Molekularna genetika i biotehnologija, a mentor na doktoratu joj je bila dr Jasmina Nikodinović-Runić. Oblast naučnog interesovanja su joj biomedicinska hemija i biološki aktivna jedinjenja, kao i biopigmenti – prirodni proizvodi iz bakterija. Ona je jedan od pet ambasadora EcoPlastiC projekta i neki od njenih zadataka su prenošenje rezultata projekta široj javnosti, kao i unutrašnja komunikacija između partnera na projektu.
Dr Jasmina Nikodinović-Runić je naučni savetnik i rukovodilac grupe za Eko-biotehnologiju i razvoj lekova na Institutu za molekularnu genetiku i genetičko inženjerstvo (IMGGI) i takođe je vođa tima na EcoPlastiC projektu za radni paket br. 6 – Diseminacija, eksploatacija i komunikacija (DEC). Ona je stručnjak za mikrobiologiju, molekularnu genetiku i biohemiju. Širok opseg istraživanja kojim se bave Jasmina i njen IMGGI tim obuhvata sve od cirkularne ekonomije plastike, do usmerene evolucije enzima, kao i proučavanje bioterapeutike nove generacije.
