نجح باحثون في الولايات المتحدة في تطوير بلاستيك "حي" يتحلل باستخدام الجراثيم البيولوجية، لكن الخبراء يحذرون: بدون البنية التحتية المناسبة والتغيير النظامي، فإن هذا التطوير لن يحل أزمة البلاستيك.
يتواجد البلاستيك في معظم المنتجات الموجودة حولنافي كل ركن بعيد من العالم. يتحلل البلاستيك ويتحلل ويتراكم في البيئة وفي جميع أجسامنا. التلوث البلاستيكي ضار بجسم الإنسان وفي مجموعة متنوعة من أنواع الحيوانات، وهناك أهمية كبيرة حل مشكلة البلاستيك العالمية. من البلاستيك الحيوي وبالنسبة للبلاستيك القابل للتحلل الحيوي، فإن الوعود كبيرة، ولكن الأداء لا يلبي التوقعات دائمًا. نجح فريق بحثي من الولايات المتحدة في هندسة البلاستيك "الحي" الذي يتحلل في ظل ظروف خاضعة للرقابة. هل هذا هو الحل الحقيقي لأزمة البلاستيك، أم أنه حل سيبقى على رفوف المختبرات؟
نظام بيئي جديد؟
الدراسةتقدم دراسة حديثة نشرت في مجلة Nature Chemical Biology طريقة مبتكرة لتفكيك البلاستيك PCL (بولي كابرولاكتون). يستخدم هذا النوع من البلاستيك بشكل رئيسي في المنتجات الطبية مثل الخيوط الجراحية القابلة للتحلل الحيوي، وأجهزة توصيل الأدوية، والأسلاك التقويمية. يتم تحلل البلاستيك باستخدام جراثيم (خلايا خاملة) من بكتيريا معدلة وراثيا من نوع Bacillus subtilis. تظل هذه الجراثيم حية في ظروف قاسية، مثل الحرارة العالية والمذيبات، ويتم دمجها في عملية تصنيع البلاستيك نفسها. تظل هذه الجزيئات كامنة داخل البلاستيك حتى يتم تطبيق محفز خارجي عليها، مثل التعرض للسكر أو الاحتكاك الجسدي. وبعد ذلك، "تستيقظ" وتنبت في خلايا حية، وتبدأ في إفراز إنزيم يسمى BC-lipase الذي يقوم بتفتيت البلاستيك. وفي تجربة تجريبية أجريت في مصنع للتسميد الصناعي حيث كانت الظروف تحت السيطرة، تحلل البلاستيك الجديد في 30 يومًا فقط.
علاوة على ذلك، تمكن المهندسون من دمج الجراثيم في عملية الطباعة ثلاثية الأبعاد عند درجة حرارة 120 درجة - دون الإضرار بوظيفتها. وهذا يعني أن هذه التكنولوجيا يمكن دمجها في صناعة قائمة دون تغيير سلسلة التوريد بشكل كامل.
ولكن على الرغم من الحماس للابتكار، فما زال من المبكر للغاية أن نحتفل به. ما نجح فيه فريق البحث مذهلٌ حقًا - أخذ جراثيم حية، ودمجها في إنتاج البلاستيك، والتأكد من أنها لا تنشط وتبدأ بتحليل المادة إلا عند تنشيط محفز خارجي. هذا مستوى عالٍ جدًا من المكافحة البيولوجية، لكن هذا لا يعني أنه حلٌّ بيئي، كما يقول الدكتور هاجيت أولانوفسكي، الخبير في إدارة المخاطر الصحية والبيئية والمحاضر في كلية أشفا الأكاديمية. إن الإنزيمات المحللة للبلاستيك ليست جديدة، ولكن حتى الآن كانت هناك مشكلة كبيرة: فهي لا تستطيع البقاء على قيد الحياة في ظروف إنتاج البلاستيك. وهنا يأتي دور المتانة الاستثنائية التي تتمتع بها الجراثيم. يُعد استخدام الأبواغ ابتكارًا حقيقيًا. فهي تتحمل درجات الحرارة العالية، ومستويات الحموضة العالية، والمذيبات - وهي ظروف تُدمر أي إنزيم آخر، كما توضح.
تبدأ المشكلة بالانتقال من المختبر إلى الواقع. لكي تبدأ الجراثيم بالعمل، يلزم توفر ظروف محددة للغاية من الأكسجين والرطوبة ودرجة الحرارة. هل يمكن تهيئة مثل هذه الظروف في موقع النفايات؟ هل هناك طريقة لضمان وصول الجراثيم إلى مستوى الحموضة المطلوب لتحلل البلاستيك؟ لست متأكدًا، بل من غير المرجح حدوث ذلك، كما يقول أولانوفسكي، وهو خريج برنامج الواجهة.
وبحسب قولها، فإن التجربة التي أجريت في جهاز التسميد الصناعي - حيث تم قياس التحلل خلال شهر - لا تحاكي بالضرورة الظروف الميدانية في إسرائيل. الظروف في أجهزة التسميد ليست موحدة، ويعتمد تحلل النفايات العضوية أو تحويلها إلى سماد بشكل كبير على الظروف البيئية، وتركيب النفايات العضوية المعالجة في جهاز التسميد، والنسبة بين كمية النفايات العضوية وكمية البلاستيك القابل للتحلل الحيوي المُستخدم كمواد خام في العملية. إضافةً إلى ذلك، لا توجد في إسرائيل ومعظم دول العالم بنية تحتية منظمة لفصل النفايات والمعالجة المثلى للنفايات العضوية، لذا فإن هذا الابتكار عمليًا لا يُجدي نفعًا.
الحل ليس نهاية الطريق
وبعيدا عن الأسئلة الفنية، يقدم أولانوفسكي نقدا أعمق للنهج بأكمله. هناك ميل لحل المشكلة من خلال "تحسين" نهاية عمر المنتج، لكن هذا ليس حلاً حقيقياً. فهو يسمح لنا بمواصلة إنتاج واستهلاك البلاستيك - فقط تحت ستار "البلاستيك القابل للتحلل الحيوي". بدلاً من السؤال: ربما لا ينبغي لنا أن ننتجه في المقام الأول؟" تقول.
في الوقت الحاضر، لا يوجد في إسرائيل أي تنظيم يلزم الشركات المصنعة بالاهتمام بما يحدث للمنتج بعد أن يتحول إلى نفايات. في أوروبا، يُطبّق ضمان مُمدّد من المُصنّع يُلزم الشركة المُصنّعة للمنتج بالعناية به بعد الاستخدام. أما في إسرائيل، ففي قطاع البلاستيك، يُطبّق ضمان مُمدّد من المُصنّع على التغليف فقط، وحتى هذا الضمان نادرًا ما يُطبّق. لا أحد يضمن وصول هذا البلاستيك إلى مكان يُمكن أن تعمل فيه الجراثيم بشكل صحيح. إضافةً إلى ذلك، يُشجّع النهج المُتّبع حاليًا في إسرائيل على إعادة تدوير البلاستيك، وإذا وصل البلاستيك "الحي" المُحمّل بالجراثيم إلى منشأة إعادة تدوير، فهناك خطر كبير بإلحاق الضرر بعملية إعادة التدوير والمنتجات، كما توضح.
الطريق إلى الرف لا يزال بعيدًا.
وماذا عن الإمكانات التجارية؟ يقول أولانوفسكي: "لا تزال التكنولوجيا تتطلب تغييرًا واستثمارًا وتوعيةً بالسوق. في الوقت الحالي، لا أتوقع أن يكون استخدامها مربحًا للمصنعين". "ومن غير الواضح ما إذا كانت هذه المادة تلبي متطلبات القوة والمرونة والتكلفة، والأهم من ذلك كله، يجب أن نتذكر أنه لكي يتحلل البلاستيك، فإنه يحتاج إلى أن يكون في ظروف محددة للغاية لن تحدث "بهذه الطريقة" إذا تم إلقاء البلاستيك على جانب الطريق"، كما توضح.
ومع ذلك، لا يتجاهل أولانوفسكي طبيعة التقدم العلمي ذاتها. إنه مجالٌ مثيرٌ للاهتمام. إن الجمع بين علم الأحياء التركيبي وهندسة المواد يفتح آفاقًا لم تكن موجودةً من قبل. قد يكون مناسبًا لتطبيقاتٍ محددةٍ للغاية، على سبيل المثال في المعدات الطبية التي تُعامل كنفاياتٍ منفصلةٍ بعد الاستخدام. ولكن كبديلٍ للبلاستيك المنتشر على نطاقٍ واسعٍ كما نعرفه، أعتقد أن ذلك لن يحدث أبدًا.
وتسلط الدراسة الضوء على المدى الذي لا يقتصر فيه حل مشكلة النفايات البلاستيكية على الجانب التكنولوجي فحسب، بل إنه في المقام الأول حل منهجي. وما دامت هناك سياسة واضحة تعمل على تقليل إنتاج البلاستيك وتشجيع الحلول المحلية، فإن حتى أكثر التكنولوجيات تقدماً سوف تواجه جدران البيروقراطية والإفراط في الاستهلاك الذي لا يتغير (حتى الآن). هذه التكنولوجيا لن تنقذنا من الأزمة. ما سينقذنا هو أن نستهلك أقل، ونطالب الشركات المصنعة بالمسؤولية، ونفهم أن البلاستيك - سواء كان قابلًا للتحلل الحيوي أم لا - مادة لا ينبغي استخدامها إلا عند الضرورة القصوى، كما تختتم.
المزيد عن الموضوع على موقع العلوم:
