تعد البلاستيكيات من المواد الأساسية في حياتنا اليومية، إذ تمتاز بالمتانة والقدرة على التكيف مع العديد من الاستخدامات. ومع ذلك، فإن هذه المتانة نفسها تشكل تحديًا بيئيًا كبيرًا بسبب صعوبة تحللها وتراكمها في البيئة. بالإضافة إلى ذلك، تعتمد معظم البلاستيكيات على البترول كمصدر رئيسي، مما يجعلها غير متجددة ومعرضة لتقلبات الجغرافيا السياسية. في ظل هذه التحديات، يعمل الباحثون حول العالم على تطوير بدائل حيوية قابلة للتحلل وأخرى مستمدة من مصادر حيوية.
البحث في البلاستيك الحيوي: تحديات وفرص
قام علماء الأحياء في جامعة كوبي، بقيادة المهندس البيولوجي تسوتومو تاناكا، بالتركيز على إنتاج مركبات بلاستيكية عالية الأداء تتضمن عناصر أخرى مثل النيتروجين. وفقًا لما ذكره تاناكا، فإن معظم استراتيجيات الإنتاج الحيوي تركز على الجزيئات التي تتكون من الكربون والأكسجين والهيدروجين. لكن المركبات التي تحتوي على النيتروجين تقدم وعودًا كبيرة في تحسين أداء البلاستيكيات.
من بين هذه المركبات، يعتبر حمض البيريدين ديكاربوكسيلك (PDCA) مرشحًا واعدًا. حيث يتميز بقدرته على التحلل وخصائصه الفيزيائية التي تتفوق على البولي إيثيلين تيرفثالات (PET) المستخدم على نطاق واسع في الحاويات والمنسوجات. وقد تمكن فريق البحث من إنتاج PDCA بتركيزات تفوق سبع مرات ما تم الإبلاغ عنه سابقًا، مما يمثل إنجازًا كبيرًا في هذا المجال.
التحديات التقنية في الإنتاج الحيوي
واجه الفريق البحثي العديد من العقبات أثناء عملية إنتاج PDCA. أحد أكثر المشكلات تحديًا تمثلت في اكتشاف عقبة حيث أنتج أحد الإنزيمات المستخدمة في العملية مركب بيروكسيد الهيدروجين (H2O2) التفاعلي. هذا المركب كان يهاجم الإنزيم نفسه، مما يؤدي إلى تعطيله. وقد تمكن الباحثون من التغلب على هذه المشكلة من خلال تحسين ظروف الثقافة وإضافة مركب يمكنه التخلص من H2O2، على الرغم من أن هذا الحل قد يطرح تحديات اقتصادية ولوجستية جديدة للإنتاج على نطاق واسع.
الآفاق المستقبلية للتصنيع الحيوي
يمثل نجاح الفريق في إنتاج كميات كافية من PDCA في المفاعلات الحيوية خطوة هامة نحو تطبيق هذه التكنولوجيا في الواقع العملي. وفقًا لتاناكا، فإن دمج الإنزيمات من عمليات استقلاب النيتروجين يوسع نطاق الجزيئات التي يمكن الحصول عليها من خلال التخليق الميكروبي، مما يزيد من إمكانات التصنيع الحيوي بشكل أكبر.
تأتي هذه الأبحاث في وقت حرج حيث يسعى العالم إلى بدائل أكثر استدامة للبلاستيكيات التقليدية. وبدعم من المجتمع العلمي والتمويل المستمر، يمكن لهذه الابتكارات أن تساهم بشكل كبير في تقليل الاعتماد على الموارد غير المتجددة وتخفيف الأثر البيئي للبلاستيك.
الخاتمة
تعد الأبحاث في مجال تصنيع البلاستيك الحيوي خطوة هامة نحو مستقبل أكثر استدامة. من خلال التركيز على مركبات جديدة مثل PDCA واستخدام التكنولوجيا الحيوية لتقليل النفايات والمنتجات الجانبية غير المرغوب فيها، يفتح الباحثون الباب أمام جيل جديد من البلاستيكيات القابلة للتحلل والتي تلبي احتياجات العصر الحديث دون الإضرار بالبيئة. ومع التقدم المستمر في هذا المجال، يمكن أن نشهد تحولًا كبيرًا في كيفية إنتاج واستخدام البلاستيك في المستقبل، مما يساهم في بناء عالم أكثر نظافة واستدامة.
