Νέες πληροφορίες σχετικά με τον τρόπο με τον οποίο τα βακτηρίδια που τρώνε τα απόβλητα θα μπορούσαν να οδηγήσουν σε πλαστική ανακύκλωση, φυτικά απόβλητα

Η νέα έρευνα με επικεφαλής το Εθνικό Ινστιτούτο Προτύπων και Τεχνολογίας (NIST) αποκαλύπτει πώς τα απόβλητα που τρώνε, τα βακτηρίδια που σχηματίζουν κομποστοποίησης χρησιμοποιούν ένζυμα για να αφομοιώσουν σύνθετες ενώσεις άνθρακα που βρίσκονται σε όλα, από το χρησιμοποιημένο μαγειρικό λάδι έως τα παλιά ρούχα από βαμβάκι.

Τα ευρήματα, που δημοσιεύθηκαν σήμερα στο περιοδικό Nature Communications, θα μπορούσαν μια μέρα να οδηγήσουν σε διαδικασίες ανακύκλωσης βιομηχανικής κλίμακας που μετατρέπουν τα αποβλήτων τροφίμων, το βαμβάκι και άλλο οργανικό υλικό σε νέα προϊόντα. Θα μπορούσε επίσης να ανοίξει το δρόμο για πιο αποτελεσματική μετατροπή της φυτικής ύλης σε βιοκαύσιμα.

"Αυτά τα ένζυμα βοηθούν στην ανακύκλωση του άνθρακα στο περιβάλλον και ενδέχεται να μπορέσουμε να χρησιμοποιήσουμε τη γνώση του τρόπου με τον οποίο εργάζονται για να σχεδιάσουν καλύτερες εκδόσεις για σκοπούς ανακύκλωσης", δήλωσε ο μικροβιακός βιολόγος NIST Adam Guss.

Ένα από τα πιο σημαντικά μέρη του κύκλου του άνθρακα είναι η διάσπαση της οργανικής ύλης (όλα από παλιά φύλλα έως βαμβακερά ρούχα έως νεκρούς μικροοργανισμούς) από βακτήρια και μύκητες. Αυτή η διαδικασία διάσπασης επιστρέφει πολύτιμο άνθρακα και θρεπτικά συστατικά στο έδαφος, όπου μπορεί να τροφοδοτήσει νέα ζωή - όσο το οργανικό υλικό είναι βιοαποικοδομήσιμο. Τα συνθετικά ή εξαιρετικά επεξεργασμένα οργανικά υλικά συνήθως δεν διασπώνται καλά, και αυτό έχει γίνει ένα σημαντικό πρόβλημα για το περιβάλλον.

Αλλά ορισμένα ένζυμα γνωστά ως μονοξυγενάσες λυτικών πολυσακχαρίτη (LPMOs) επιτρέπουν σε ορισμένα βακτήρια και μύκητες να παρακάμψουν το σκληρό εξωτερικό της κατά τα άλλα μη επιγυμνεία οργανικής ύλης, επιτρέποντας στα μικρόβια να σπάσουν τα εσωτερικά μέρη των μορίων για τρόφιμα και ενέργεια.

Όπως υποδηλώνει το όνομά τους, οι LPMOs χρησιμοποιούν ιόντα οξυγόνου και μετάλλων όπως ο χαλκός ή ο σίδηρος για να σπάσουν τα μόρια που βασίζονται σε ζάχαρη γνωστά ως πολυσακχαρίτες που αποτελούν μέρος της ικριώματος των φυτικών κυτταρικών τοιχωμάτων σε φύλλα και βαμβακερές ίνες, καθώς και στους εξωσκλενοί μύκητες που περιέχουν χιτοτίνα και εντόμματα.

Η μελέτη NIST επικεντρώθηκε σε ένα LPMO που παράγεται από ένα βακτήριο που ονομάζεται Streptomyces Coelicolor, ένα είδος που είναι γνωστό ότι διασπάται το φυτικό υλικό ως μέρος της διαδικασίας σχηματισμού λιπασμάτων. Το βακτηριακό LPMO ήταν σε θέση να σπάσει τους πολυσακχαρίτες σε ατομικό επίπεδο χωρίς να διαταράξει τη σπονδυλική στήλη κυτταρίνης, το οποίο είναι ένα πολλά υποσχόμενο χαρακτηριστικό για τη μελλοντική παραγωγή βιοκαυσίμων.

Μια ποικιλία άλλων μικροβίων παράγουν επίσης LPMOs, αλλά οι ερευνητές αρχίζουν να καταλαβαίνουν μόνο πώς λειτουργούν. Όπως μαθαίνεται περισσότερο για τα διαφορετικά LPMOs στη φύση, μπορεί να είναι δυνατόν να τα μεταμοσχεύσει σε διαφορετικά μικρόβια, δημιουργώντας εργοστάσια για την ανακύκλωση πλαστικών και άλλων σύγχρονων ενώσεων που δεν διασπώνται καλά στο περιβάλλον.

"Στη φύση, οι LPMOs βοηθούν τους μύκητες να σπάσουν τα απορρίμματα φύλλων στο όξινο, φτωχό έδαφος των δασών", δήλωσε ο Guss. "Θέλουμε να αξιοποιήσουμε τη δύναμη αυτών των ενζύμων για βιομηχανικές διεργασίες χρησιμοποιώντας μικρόβια που λειτουργούν καλύτερα σε υψηλότερα επίπεδα pH και υψηλότερες θερμοκρασίες.