تولید پلاستیک: این بار با استفاده از باکتری ها!

این مطالعه به تازگی در 27 ژوئیه سال 2020 در نشریۀ Science منتشر شده است. این پژوهش نشان می دهد که میکروارگانیسم ها گاز اتیلن را به عنوان محصول جانبی متابولایزینگ گوگرد تولید می کنند، چرا که برای زنده ماندن به آنها نیاز دارند.

طبق گفتۀ «جاستین نورث»، پژوهشگر علم میکروبیولوژی در دانشگاه ایالتی اوهایو و محقق اصلی این پژوهش، فرایندی که توسط باکتری ها انجام می شود، می تواند روشی بسیار مفید برای تولید پلاستیک باشد. وی در این‌باره گفته است:

در مسیر تولید گاز اتیلن مشکلات و چالش هایی وجود دارد که ممکن است بتوانیم در آینده ای نزدیک آن را از سر راه برداریم. این گاز می تواند جایگزین سوخت های فسیلی در تولید پلاستیک شود. هنوز مسیر زیادی را در تولید این باکتری ها و گاز اتیلن در پیش داریم. اما مطمئن هستیم که این روش می تواند کارآمد باشد.

تیم دانشگاه ایالتی اوهایو با دانشگاه ایالتی کلرادو، آزمایشگاه ملی «اوک ریج» و آزمایشگاه ملی شمال غربی اقیانوس آرام نیز وارد همکاری شده است. به گفتۀ نورث، صنایع شیمیایی به طور گسترده از اتیلن برای ساخت انواع پلاستیک استفاده می کنند. از نظر آماری نیز تاکنون از اتیلن بیش از سایر ترکیبات آلی در تولید پلاستیک استفاده شده است.  اما با استفاده از سوخت های فسیلی، آلودگی های زیادی نیز به محیط زیست وارد شده است.

در حال حاضر از نفت یا گاز طبیعی برای تولید اتیلن استفاده می شود. «رابرت تابیتا» یکی دیگر محققین این پژوهش و استاد میکروب شناسی دانشگاه ایالتی اوهایو در این باره گفته است:

دانشمندان میکروارگانیسم های دیگری را هم شناسایی کرده اند که می توانند در تولید اتیلن مورد استفاده قرار گیرند. اما استفاده از مواد شیمیایی سابق یک مانع فنی دارد. آن هم چیزی نیست جز نیاز به اکسیژن! اضافه شدن اکسیژن به اتیلن سبب تولید ماده ای منفجره می شود و این مساله، مانعی اساسی برای استفاده از این گاز در تولید است. اما سیستم مبتنی بر باکتری که ما برای تولید اتیلن کشف کرده ایم بدون اکسیژن کار می کند. این یک مزیت تکنولوژیکی قابل توجه برای ماست.

اما این یافته چه زمانی به دست آمد؟ هنگامی که دانشمندان در حال تجزیه و تحلیل باکتری هایی تحت عنوان Rhodospirillum rubrum بودند، این تیم مشاهده کرد که باکتری ها گوگرد مورد نیاز را برای رشد از «متیل تیو اتانول» (Methylthio Ethanol) دریافت می کنند. جاستین نورث در این باره گفته است:

ما در حال تلاش برای درک نحوه کار باکتری ها بودیم. زیرا هیچ واکنش شیمیایی شناخته شده ای برای چگونگی وقوع آن وجود نداشت.

در همین زمان بود که نورث تصمیم گرفت نوع گازهای تولید شده توسط باکتری ها را مشاهده کند و سرانجام تشخیص داد که گاز اتیلن یکی از آن هاست. این تیم همچنین اشاره کرد که «دی متیل سولفید» توسط باکتری ها برای ساختن متان استفاده می شود. یک گاز گلخانه ای قدرتمند!

نورث افزود كه كل مطالعه در آزمايشگاه انجام شده است. از این رو باید دید که این روند در شرایط واقعی و صنعتی چقدر امکان پذیر است. اتیلن یک هورمون گیاهی طبیعی حیاتی است که با نسبت صحیح، برای رشد و سلامت گیاهان ضروری است.

«کلی رایتون»، همیار تحقیق و دانشیار علوم خاک از دانشگاه ایالتی کلرادو اظهار داشته است که مقادیر زیاد این هورمون برای رشد گیاهان نیز خطرناک است. رایتون در مورد این اختراع گفته است:

این مسیر تازه کشف شده می تواند بسیاری از پدیده های زیست محیطی را که قبلاً غیر قابل توجیه بوده اند، روشن کند. از جمله مقدار زیاد اتیلن که در خاک های غرقاب (waterlogged soils) جمع شده و باعث آسیب گسترده به محصولات می شود. مشخص می شود که کار، کار باکتری هاست! اکنون که می دانیم این پدیده چگونه اتفاق می افتد، ممکن است بتوانیم این مشکلات را دور بزنیم یا حل کنیم تا دیگر اتیلن هنگام وقوع سیل در خاک جمع نشود.

جالب است بدانید در ابتدا مطالعات این گروه شامل یک مسئله تحقیقاتی کاملاً نامربوط بود که ظاهراً هیچ ارتباطی با یافته های گزارش شده در اینجا نداشته است. این گروه در حال بررسی عملکرد یک پروتئین خاص در متابولیسم گوگردِ باکتری بودند که مشاهده کردند یک مجموعه کاملاً متفاوت از پروتئین ها نیز درگیر می شود. این امر منجر به کشف واکنش های جدید متابولیکی و تولید مقادیر زیادی اتیلن شد. رابرت تابیتا در این باره گفته است:

این نتیجه ای بود که ما نمی توانستیم طی یک میلیون سال پیش بینی کنیم. با درک اهمیت صنعتی و زیست محیطی اتیلن، ما این مطالعات مشترک را آغاز کردیم و متعاقباً یک سیستم آنزیمی پیچیده کاملاً جدیدی کشف کردیم. چه کسی می توانست این موضوع را باور کند؟

دپارتمان علوم وزارت انرژی آمریکا، انستیتوی ملی سرطان و بنیاد ملی علوم ایالات متحده، این مطالعه را تأمین مالی کرده اند. طبق گفتۀ نورث، به زودی ممکن است نیروگاه هایی تولید شوند که برای تولید اتیلن، به جای نفت پر از باکتری شوند! …

منبع: ایران مواد