Ce-ar fi dacă am putea rezolva o parte din criza poluării cu plastic transformând deșeurile dăunătoare în hrană nutritivă?
Deși ar putea suna ca ceva desprins dintr-un basm al secolului XXI – și, cu siguranță, nu înlocuiește necesitatea de a produce mai puțin plastic de la bun început – este o fantezie pe care știința ar putea-o transforma în realitate: compania germană de știință și tehnologie Merck KGaA a acordat luna trecută Premiul Future Insight 2021 a doi cercetători care au dezvoltat un proces de utilizare a microbilor pentru a transforma deșeurile de plastic în proteine.
„Câștigătorii Premiului Future Insight din acest an au creat o tehnologie revoluționară cu potențialul de a genera o sursă sigură și sustenabilă de hrană, reducând în același timp daunele ecologice asociate cu deșeurile de plastic și metodele agricole tradiționale”, a declarat Belén Garijo, președintele consiliului executiv și CEO al Merck KGaA, Darmstadt, Germania, într-un anunț. „Îi felicităm pe Ting Lu și Stephen Techtmann pentru cercetările lor promițătoare și sperăm că Premiul Future Insight îi va ajuta să își accelereze eforturile.”
Plastic în alimente
Lu, profesor de Bioinginerie la Universitatea din Illinois Urbana-Champaign, și Techtmann, profesor asociat de Științe Biologice la Michigan Technological University, au început să lucreze la această idee în septembrie anul trecut, împreună cu echipele lor de cercetare de la cele două universități. Inițial, proiectul a fost inițiat de un apel din partea agenției de finanțare Defense Advanced Research Projects Agency pentru „moduri interesante și creative de a gestiona deșeurile”, a declarat Techtmann pentru PlanetaNoastra.
Dar cercetătorii au avut și motivații mai personale.
„Am vizitat zone rurale subdezvoltate, unde fermierii muncesc din greu și totuși nu pot pune suficientă mâncare pe masă”, îi scrie Lu lui PlanetaNoastra într-un e-mail. „Acest lucru mi-a lăsat o impresie durabilă despre criza deficitului alimentar. Ani în urmă, am găsit un raport al ONU, am fost șocat de numărul populației flămânde și am văzut o urgență pentru generarea de alimente. Când mi-am deschis propriul laborator în Illinois, am vrut să lucrez la ceva provocator intelectual și totuși cu impact social. Generarea de alimente este un astfel de subiect și sunt extrem de entuziasmat să abordez asta.”
În esență, procesul conceput de cercetători utilizează mai întâi substanțe chimice pentru a descompune polimerii plastici și apoi folosește microbi naturali pentru a converti elementele constitutive ale plasticului în biomasă microbiană cu valoare nutritivă.
„Conceptul cheie al proiectului nostru este transformarea, un proces care convertește o formă de material în alta”, explică Lu. „În acest caz, transformăm deșeurile de plastic în alimente.”
Produsul inițial și cel final ar putea părea materiale „radical diferite”, recunoaște Lu, dar dintr-o perspectivă chimică, nu sunt atât de diferite pe cât s-ar putea aștepta. Atât plasticul, cât și alimentele conțin elementele constitutive esențiale de carbon, oxigen și hidrogen. Formula chimică pentru PET, tipul de plastic folosit pentru sticlele de apă, este (C10H8O4)n, în timp ce formula pentru făina de grâu este C6H10O5)n.
Procesul nu generează făină, exact. În schimb, rezultatul final este ceea ce Techtmann numește „celule microbiene”.
„Celulele microbiene sunt compuse din lucruri foarte asemănătoare cu alimentele pe care le consumăm acum”, îi spune Techtmann lui PlanetaNoastra, mai ales când vine vorba de produse vegetale. Ele conțin proteine, lipide și vitamine.
Aceste celule iau în prezent forma unei pulberi care ar putea fi ea însăși un produs alimentar, scrie Ting. Acea pulbere ar putea fi, de asemenea, utilizată pentru a face batoane energetice sau alte tipuri de alimente.
Extinderea la scară mare
Conceptul este încă la nivelul a ceea ce Techtmann numește „experimente la scară de laborator”. În prezent, cercetătorii pot converti doar 25 până la 50 de grame de plastic la un moment dat. Totuși, un fapt promițător este că procesul este remarcabil de eficient. Este capabil să transforme 75% până la 90% din materialele plastice HDPE în celule potențial comestibile.
Pe termen scurt, Techtmann spune că cercetătorii speră să unifice componentele procesului lor de transformare a plasticului în alimente într-un singur dispozitiv care ar putea fi utilizat ca instrument pentru ajutorul în caz de dezastre.
„Adesea, alimentele și apa curată sunt necesare într-un scenariu de dezastru și de obicei există un exces de deșeuri”, explică el.
Dar ambițiile lui Techtmann și Lu vizează chiar mai departe.
„Obiectivul nostru pe termen lung este să dezvoltăm o tehnologie de degradare și conversie a plasticului care să fie versatilă și eficientă și să poată fi utilizată la scară largă, ceea ce, în cele din urmă, ajută la abordarea atât a poluării cu plastic, cât și a insecurității alimentare, două mari provocări ale societății noastre moderne”, scrie Lu.
El speră că alimentele pe care le generează vor fi o sursă de hrană alternativă legitimă pentru oameni, precum și, potențial, pentru animale de fermă, pisici și câini.
„Cred cu adevărat că există diferite posibilități”, spune Lu.
Premiul Future Insight
Câștigarea Premiului Future Insight 2021 îi va ajuta să-și realizeze aceste obiective. Premiul a fost lansat în 2019 în onoarea celei de-a 350-a aniversări a Merck KGaA. Câștigarea este mai mult decât simbolică: onoarea vine cu o bursă de 1,18 milioane de dolari (1 milion de euro) pe care compania intenționează să o acorde anual în următorii 35 de ani.
„Cu premiul Future Insight™, ne propunem să sprijinim cercetătorii care abordează unele dintre cele mai presante provocări globale ale umanității în sănătate, nutriție și energie”, spune Garijo pe site-ul premiului.
În acest scop, în fiecare an compania caută nominalizări în jurul unei teme specifice: în 2019 a fost pregătirea pentru pandemii, în 2020 rezistența la medicamente, iar în 2021 generatorul de alimente. Tema din 2022 va fi conversia dioxidului de carbon.
Techtmann spune că nominalizarea inițială pentru premiu „a fost o surpriză pentru noi”.
„Este o onoare uimitoare”, adaugă el. „Este entuziasmant să vezi că această companie… este dispusă să facă o investiție substanțială pentru a încerca să abordeze unele dintre aceste provocări majore cu care se confruntă societatea și să vadă munca pe care o facem ca fiind, potențial, un pas în a ajuta societatea este destul de uimitor.”
Investiția Merck are, de asemenea, implicații practice pentru cercetători. Le va permite să finanțeze mai mulți studenți doctoranzi și postdoctoranzi pentru a ajuta la dezvoltarea proiectului și a aduce îmbunătățiri imediate.
„Premiul este incredibil, pentru că ne oferă resurse și încurajare pentru a avansa cercetarea”, este de acord Lu. „Deși am generat rezultate promițătoare, mai este un drum lung de parcurs de la demonstrarea conceptului la aplicațiile în lumea reală.”
Unele dintre îmbunătățirile imediate pe care cercetătorii doresc să le facă includ:
- Creșterea eficienței transformării
- Îmbunătățirea și asigurarea siguranței produsului alimentar final
- Îmbunătățirea nutriției alimentului, de exemplu, prin găsirea modului de a produce acizi grași polinesaturați
- Extinderea la noi tipuri de deșeuri, cum ar fi materia vegetală necomestibilă
„Cu premiul, putem urma idei cu risc ridicat și randament ridicat, care sunt potențial transformatoare”, scrie Lu.
