Dvaja inžinieri z École polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL) prišli s revolučnou novou metódou boja proti plastovému znečisteniu využitím vnútorného fungovania bielkovín. Výsledok? Úplne nový pohľad na recykláciu plastov.
Každý človek použije v priemere 30 kg plastu ročne. Vzhľadom na to, že dĺžka života vo svete je v súčasnosti približne 70 rokov, každý človek za svoj život vyhodí asi dve metrické tony plastu. Vynásobte to počtom ľudí na Zemi – ktorý neustále rastie – a celkový počet je ohromujúci. Vzhľadom na to začal Francesco Stellacci, profesor a vedúci laboratória supramolekulárnych nanomateriálov a rozhraní na EPFL v Lausanne, premýšľať o tom, či existuje spôsob, ako vyriešiť problém použitých plastov a efektívnejšie ich recyklovať. Stellacci nadviazal spoluprácu s prof. Sebastianom J. Maerklom na Inštitúte bioinžinierstva EPFL a rozhodli sa spoločne poradiť doktorandovi Simone Giaveri, tím vedcov zverejnil svoje závery na základe vedeckého výskumu v odbornom časopise Advanced Materials.
Po preskúmaní existujúcich dostupných možností recyklácie plastov sa inžinieri rozhodli vymyslieť úplne nový prístup. Ako uviedol Stellaci: „Keď používame biologicky odbúrateľné plasty, degradačný proces zanechá zvyšky, ktoré je potrebné uložiť. Čím viac pôdy je na to vyčlenených, tým menej pôdy je k dispozícii pre poľnohospodárstvo a je potrebné vziať do úvahy environmentálne dôsledky, pretože produkt biologickej degradácie nevyhnutne mení ekosystém tejto oblasti.“ Ako teda môžeme prísť s komplexným riešením problému recyklácie plastov? Časť odpovede môže pochádzať zo samotnej prírody.
Perlový náhrdelník
Bielkoviny sú jednou z hlavných organických zlúčenín, z ktorých je náš svet vytvorený. Rovnako ako DNA sú súčasťou rodiny polymérov; bielkoviny sú dlhé reťazce molekúl alebo monoméry, známe ako aminokyseliny. Ako uviedol Giaveri: „Bielkovina je ako reťazec perál, kde každá perla je aminokyselina. Každá perla má inú farbu a sekvencia farieb určuje štruktúru reťazca a následne aj jeho vlastnosti. V prírode sa bielkovinové reťazce rozpadnú na zložky aminokyseliny a bunky tieto aminokyseliny opäť spoja za vzniku nových bielkovín, to znamená, že vytvoria nové reťazce perál s odlišnou farebnou sekvenciou.“
V laboratóriu sa Giaveri pôvodne pokúsil replikovať tento prirodzený cyklus mimo živých organizmov. Ako vysvetlil: „Vybrali sme bielkoviny a rozdelili ich na aminokyseliny. Aminokyseliny sme potom vložili do bezbunkového biologického systému, ktorý zostavil aminokyseliny späť do nových bielkovín s úplne odlišnými štruktúrami a aplikáciami.“ Napríklad Giaveri a Stellacci úspešne transformovali hodváb na bielkovinu používanú v biomedicínskej technológii. Ako dodal Stellaci: „Je dôležité, že keď týmto spôsobom rozložíte a zhromaždíte bielkoviny, kvalita produkovaných bielkovín je úplne rovnaká ako u novo syntetizovaných bielkovín. Skutočne budujete niečo nové.“
Aj plast je polymér
Aké je teda spojenie medzi zhromažďovaním bielkovín a recykláciou plastov? Pretože obe zlúčeniny sú polyméry, mechanizmy prirodzene sa vyskytujúce v bielkovinách by sa dali použiť aj na plasty. Aj keď táto analógia môže znieť sľubne, Stellacci varuje, že vývoj takýchto metód sa nestane cez noc: „Bude to vyžadovať radikálne odlišné myslenie. Polyméry sú reťazce perál, ale syntetické polyméry sú vyrobené väčšinou z perál rovnakej farby a keď je farba odlišná, na postupnosti farby len málokedy záleží. Navyše nemáme účinný spôsob, ako zostaviť syntetické polyméry z rôznych farebných perál spôsobom, ktorý by riadil ich postupnosť.“ Zdôraznil by však tiež, že tento nový prístup k recyklácii plastov sa zdá byť jediným, ktorý skutočne dodržiava postulát cirkulárnej ekonomiky. Ako dodal na záver: „V budúcnosti bude udržateľnosť znamenať tlačenie recyklácie do extrému, hádzanie veľa rôznych predmetov dohromady a recykláciu zmesi, aby sa každý deň vytvoril iný nový materiál. Príroda to už robí.“
Viac informácií:
Nature-Inspired Circular-Economy Recycling for Proteins: Proof of Concept
Zdroj: https://sciencebusiness.net; https://actu.epfl.ch, zverejnené: 29. 9. 2021, autor: rpa
