Mikroorganizmy produkujące bioplastik - czy to możliwe?

Jak pewnie zdajecie sobie sprawę z plastiku może być zrobione dosłownie wszystko zaczynając od butelek, foli, worków, toreb i torebek po materiały chirurgiczne wykorzystywane w przemyśle medycznym. Tworzywa sztuczne są bardzo pomocne w życiu każdego człowieka, lecz ich całkowita biodegradacja trwa bardzo długo. Tworzywa sztuczne podczas spalania wytwarzają szkodliwe substancje. Rozkład plastiku trwa nawet do 500 lat! A podczas rozpadu wydziela związki metali ciężkich, które były używane do jego produkcji. Dlatego ważne jest aby odchodzić od stosowania opakowań w tworzyw sztucznych a zastępować je tymi, które są biodegradowalne lub mogą zostać ponownie użyte.

Nie tak bardzo dawno temu, bo w 1926 r. Maurice Lemoigne odkrył zdolność mikroorganizmów do produkcji polimerów. Stało się to podczas badania jednego bakterii z rodzajów Bacillus. W czasie badań nad tą bakterią, naukowiec ograniczył im dostęp do niektórych pierwiastków. Skutkowało to tym, że wygłodzone bakterie zaczęły się „bronić” przed naukowcem wytwarzając materiał zapasowy czyli biopolimer o zbliżonych właściwościach do plastiku.

 W swojej pracy dyplomowej zajmuję się „zmuszaniem” bakterii Pseuomonas putida do produkcji polimerów jakimi są polihydroksykwasy a dokładniej skupiam się na badaniu genów związanych z ich produkcją po przez podejście transkryptomiczne. Biopolimery te stanowią pewną alternatywę, pozwalającą zmniejszyć degradację środowiska. Dzięki temu, że mają one zbliżone właściwości do plastiku, w przyszłości być może zastąpią tworzywa sztuczne.

Przypomnę, że PHA czyli właśnie biopolimery należą do grupy poliestrów alifatycznych, zbudowane są ze 100 - kilku tysięcy reszt kwasów hydroksykarboksylowych. W celu produkcji PHA, hoduje się kultury bakterii, na przykład Pseudomonas putida, aż ich populacja osiągnie odpowiedni poziom. Wówczas zmienia się skład pożywki przez niedobór pewnych makroelementów np. fosforu, azotu, tlenu lub nadmiarem węgla aby „zmusić” bakterię do syntezy PHA. Powstałe PHA mogą stanowić nawet 80% suchej masy a magazynowane są w komórkach bakterii w postaci granulek. W zależności od gatunku mikroorganizmu oraz warunków hodowli, z różnych polihydroksykwasów można otrzymać homopolimer lub kopolimer.

Jedną z ważniejszych zalet biopolimerów jest ich biodegradowalność jak i biokompatybilność. Co oznacza, że tworzywa te, rozkładane są przez bakterie do dwutlenku węgla i wody oraz nie oddziałują na ludzi w niekorzystny sposób. Przeprowadzone badania pod kątem wykorzystania biopolimerów w przemyśle wykazały ich wielorakie zastosowania. Polimery te znajdują zastosowania do produkcji opakowań w przemyśle kosmetycznym, tac, pojemników oraz innych tego typu artykułów użytkowych. Aktualnie prowadzi się badania nad przekształcaniem polihydroksykwasów średniołańcuchowych w wysokoelastyczną gumę. Obiecujące, jak się wydaje, są również możliwości wykorzystywania tej grupy biopolimer rów w medycynie do produkcji materiałów chirurgicznych, środków opatrunkowych czy w farmakologii jako osłonek lekarstw. Czyli jak widzicie, polihydroksykwasy mają w sobie ogromy potencjał.

Wyobraźmy sobie, że badane przeze mnie polihydroksykwasy zlikwidują problem z coraz większym zanieczyszczeniem środowiska, a nawet będą mogły stanowić alternatywę dla niedoboru ropy naftowej. Na rynku znajduję się kilka firm zajmujących się produkcją bioplastiku na skalę przemysłową to właśnie dzięki nim istnieje szansa na zminimalizowanie produkcji szkodliwych dla środowiska ropopochodnych plastików. Pozostaje nam więc nadzieja, że dzięki naukowcom nasz świat zostanie wyczyszczony z substancji szkodliwych.

Dorota Dąbrowska