В лабораторни условия новият материал се е разложил напълно за шест дни, без да образува микропластмаса.

Това е от ключово значение, тъй като именно тя се смята за една от най-трудните за премахване форми на замърсяване.

Изследователи представиха иновативен тип материал, способен да се саморазгражда при определени условия.

Научният труд е описан в списанието ACS Applied Polymer Materials, където авторите предлагат дълготрайността на пластмасата да се разглежда не като проблем, а като управляема функция.

Как е устроена „живата“ пластмаса?

В основата на разработката стои конвенционален полимер, в който са вградени спящи микроорганизми.

Докато са неактивни, материалът се държи като обикновена пластмаса. При специфични условия обаче бактериите се „събуждат“ и стартират процеса на разграждане.

Става дума за бактериите Bacillus subtilis, които имат способността да преминават в състояние на спори.

В тази форма те могат да се съхраняват дълго време в материала, без да влияят на неговите свойства.

Защо един ензим не е достатъчен?

Предишни опити в тази насока са използвали или отделни ензими, или само един щам бактерии, но ефектът е бил ограничен.

В новото изследване учените са подходили по различен начин, създавайки „консорциум“ – система от два взаимодействащи си компонента. Всяка бактерия е програмирана да произвежда собствен ензим.

Единият от тях действа като груб „резач“, който разкъсва дългите полимерни вериги на по-къси фрагменти. Вторият работи по-бавно, но завършва процеса, като разгражда тези фрагменти до основни молекули.

Тази комбинация се оказва критично важна. В експериментите материалът се разпада напълно само за шест дни, и което е от съществено значение – без да образува микропластмаса.

Това е един от ключовите резултати, тъй като именно микропластмасата е сред най-упоритите замърсители.

Как се задейства процесът?

За да „включат“ разграждането, изследователите са използвали нагряване и хранителна среда. При температура от около 50 градуса по Целзий спорите се активират и започват да произвеждат ензими.

До този момент пластмасата запазва обичайните си механични свойства и не се различава от стандартните материали на основата на поликапролактон – полимер, който се използва например в 3D принтирането и за направата на хирургически конци.

Проверка в реални условия

Като демонстрация екипът е създал носим пластмасов електрод, способен да отчита мускулните сигнали на човек. Устройството е функционирало нормално, след което се е разградило напълно за около две седмици.

Това показва, че материалът може да се използва в електрониката и медицината, без да губи своята функционалност.

Да превърнем проблема във функция

Авторите подчертават, че основната им идея е да променят самия подход към пластмасата.

„Чрез вграждането на тези микроорганизми можем ефективно да „оживим“ пластмасите и да ги накараме да се саморазрушават по команда, превръщайки проблема с дълготрайността в програмируема характеристика“, отбелязва един от авторите, Чжуоцзюн Дай.

Той добавя, че самата идея е възникнала от очевидно противоречие:

„Осъзнаването, че традиционните пластмаси се запазват векове наред, докато много от приложенията им, като опаковките, са краткотрайни, ни накара да се запитаме: можем ли да заложим процеса на разграждане директно в жизнения цикъл на материала?“

Засега технологията е тествана върху един вид пластмаса, но според учените принципът може да бъде разширен и към други материали.

В бъдеще изследователите се надяват да създадат системи, които се активират например във вода – средата, в която попада значителна част от пластмасовите отпадъци.