Το επαναστατικά βιοπλαστικά PDK: Η αισιόδοξη εξέλιξη προς ένα βιωσιμότερο μέλλον στην παραγωγή πλαστικών
Στη σύγχρονη εποχή, το πλαστικό έχει γίνει αναπόσπαστο μέρος της ανθρώπινης ύπαρξης. Η πανταχού παρουσία των ημι-συνθετικών και συνθετικών αυτών πολυμερών είναι τέτοια που διαπερνά κάθε πτυχή της καθημερινότητάς μας και παράλληλα εκτείνεται από αντικείμενα ευρείας χρήσης, όπως τα δοχεία υγρών ή οι οδοντόβουρτσες, μέχρι την αξιοποίησή τους σε ιατρικές εφαρμογές εξασφάλισης της ομαλής λειτουργίας του ανθρωπίνου οργανισμού. Αποτελεί εμφαλτήριο ανησυχίας το γεγονός πως οι τρέχουσες εξελίξεις στην σχετική έρευνα καταδεινύουν ότι ο μέσος άνθρωπος καταναλώνει κατά προσέγγιση 3 γραμμάρια μικροπλαστικών ανά εβδομάδα, ποσότητα η οποία ισοδυναμεί με το βάρος μιας πιστωτικής κάρτας.
Η αναζήτηση βιώσιμων εναλλακτικών λύσεων προς κάλυψη των ανθρώπινων αναγκών για είδη πλαστικής σύνθεσης, δεν ήταν ποτέ τόσο επιτακτική. Δεδομένων των, δυσμενών για το περιβάλλον και βλαπτικών για τα οικοσυτήματα, περιβαλλοντικών επιπτώσεων οι οποίες επέρχονται ως απόρροια της παρατεταμένης αποσύνθεσης των πλαστικών πολυμερών που διατίθενται ανεξέλεγκτα στο φυσικό περιβάλλον και των βλαβερών επιπτώσεων τις οποίες προξενεί η ιδιοσυστατική τους πετροχημική σύνθεση στον υδροφόρο ορίζοντα, οι επιστήμονες επιχειρούν την σύλληψη καινοτόμων πρακτικών που να μπορούν πραγματικά να αποφέρουν απτές, ρεαλιστικές και επαρκείς λύσεις στις προκλήσεις βιωσιμότητας οι οποίες ανακύπτουν από το κυρίαρχο παραγωγικό μοντέλο στην μεταποιητική βιομηχανία.
Η αποκρυπτογράφηση του αινίγματος των βιοπλαστικών PDK
Η ερευνητική ομάδα επιστημόνων του ερευνητικού Πανεπιστημίου του Berkeley στις Η.Π.Α. αποκάλυψαν μια μνημειώδη πρόοδο στον τομέα των βιώσιμων πλαστικών: τα πλαστικά πολυδικετοεναμίινικής σύστασης, κοινώς γνωστά ως βιοπλαστικά PDK (Demarteau et al., 2023).
Όντας καθ’ όλα διαφορετικά σε σχέση με τα αντίστοιχα πετροχημικά πολυμερή, τα βιοπλαστικά PDK ενσωματώνουν μια μυριάδα εξαιρετικών ιδιοτήτων. Όχι μόνο είναι απείρως ανακυκλώσιμα και απαλλαγμένα από τοξίνες, αλλά η αντοχή τους συχνά ξεπερνά αυτή των συμβατικών πλαστικών. Επιπλέον, η παραγωγή τους από έναν τροποποιημένο ιό E. Coli, ο οποίος μετατρέπει τη φυτική ζάχαρη σε BioTAL – το θεμελιώδες υλικό για την παραγωγή των βιοπλαστικών PDK – αποτελεί ως εύρημα μια πραγματική επανάσταση έναντι στις καθιερωμένες ρυπογόνους μεθόδους παραγωγής.
Μεταξύ των εξεχουσών παρατηρήσεων των επιστημόνων που ανέπτυξαν την καινοτόμο μέθοδο παραγωγής βιοπλαστικών συγκαταλέγεται και το εύρημα πως κατά την ενσωμάτωση του πολυκετιδίου τριοξικού οξέος λακτόνης (TAL) στις πολυδικετοεναμίνες (PDK) αυξάνεται εκθετικά η θερμοκρασία λειτουργίας αυτών των κυκλικών πλαστικών, γεγονός το οποίο εξασφαλίζει την διεύρυνση του πεδίου ερφαρμογής των νέων μη ρυπογόνων υλικών αυτών, επιτυγχάνοντας την εμπέδωση κυκλικότητας. Μεταβάλλοντας τον αριθμό των ανθράκων των μονομερών συστατικής σύνθεσης με βάση το TAL, επηρεάζονται τόσο οι ιδιότητες του πολυμερούς όσο και η αποτελεσματικότητα της ανακύκλωσης. Χρησιμοποιώντας απλώς τη γλυκόζη ως την κύρια πηγή άνθρακα, οι ερευνητές ανέπτυξαν μια διαδικασία για την παραγωγή bioTAL υπό ζύμωση τροφοδοτούμενων παρτίδων.
Μόλις ολοκληρωθεί ο κύκλος χρησιμότητάς τους ως υλικά χρήσης, τα βιοπλαστικά μπορούν να υποβληθούν σε ειδική επεξεργασία ούτως ώστε να ανακυκλθούν σε νέα προίόντα, αξιοποιώντας μια προσιτή οικονομικά μέθοδο.
Βιοπλαστικα: Μια ανεξάντλητη πηγή πόρων και αειφορίας;
Η υποβολή των εργαστηριακών μετρήσεων που προέκυψαν σε αναλύσεις συστημάτων των προτεινόμενων βιοδιεργασιών από διαφορετικά σενάρια ποσοτικοποιεί τα περιβαλλοντικά και οικονομικά οφέλη των βιοπλαστικών PDK εμβαθύνοντας σε εφαρμογές βιομηχανικής κλίμακας. Τα αποτελέσματα συνηγορούν στην ανάδειξη της σημαντικότητας της άμεσης υιοθέτησης των μεθόδων παραγωγής βιοπλαστικών PDK στη βιομηχανία, ως βιοανανεώσιμες πηγές ενέργειας και πόρων, καθώς οι ιδιότητες των νέων υλικών αυτών παρέχουν μια πληθώρα ευκαιριών στην καθιέρωση πρακτικών και μεθόδων κυκλικότητας στην βιομηχανική παραγωγή.
Πηγή:
Demarteau, J., Cousineau, B., Wang, Z., Bose, B., Cheong, S., Lan, G., Baral, N. R., Teat, S. J., Scown, C. D., Keasling, J. D., & Helms, B. A. (2023). Biorenewable and circular polydiketoenamine plastics. Nature Sustainability. https://doi.org/10.1038/s41893-023-01160-2
