Tutkijat ovat havainneet, että vahamittarin toukkien sylki ja sen sisältämät entsyymit ovat avainasemassa polyeteenin hajoamisessa. Tätä pidetään biologisena ratkaisuna muovijäteongelmaan.
Sisällysluettelo
Muovi on tunkeutunut kaikkiin nykyajan elämän osa-alueisiin, elintarvikepakkauksista vaatteisiin. Vaikka sen käytännöllisyys ja edullisuus ovat tehneet siitä yleisen, sen valtava tuotantomäärä ja ennen kaikkea biologisen hajoavuuden heikkous ovat johtaneet maailmanlaajuiseen ympäristön pilaantumiskriisiin.
Polyeteen (PE) on maailman yleisin muovi, jonka osuus on noin 30 % kokonaistuotannosta, ja sen tuotanto kasvaa merkittävästi vuosittain. Lisäksi se on kestävää ympäristössä ja kertyy kaatopaikoille ja ekosysteemeihin vuosisatojen ajan. Tämä ajankohtainen ongelma vaatii innovatiivisia ratkaisuja, jotka ylittävät perinteisen kierrätyksen rajat.
Tällä hetkellä mekaaninen kierrätys on ainoa laajamittainen tapa kierrättää muovijätettä, mutta se kohtaa vakavia rajoituksia. Tällaiset tekijät kuin tämän prosessin soveltuvien muovityyppien rajallinen määrä ja kierrätystuotteiden heikko laatu rajoittavat sen potentiaalia merkittävästi.
Toisaalta on olemassa kemiallinen kierrätys, jonka tarkoituksena on hajottaa muovi pienempien välituotteiden avulla, mutta korkea energiankulutus vaikeuttaa kierrätystä ja takaa toimivuuden . Siksi vaihtoehtojen etsiminen on erittäin tärkeää.
Monien muovien hajoaminen voi kestää satoja vuosia, mikä tarkoittaa, että muovi, jonka heitämme pois tänään, jatkaa ympäristön saastuttamista vielä pitkään.
Tämän valtavan ongelman edessä tiedeyhteisö jatkaa luovien vaihtoehtojen etsimistä. Viime vuosina on löydetty useita bakteereja, sieniä ja muita lajeja, joilla on hämmästyttävä kyky hajottaa muovia.
Sviristeli-madot liittyvät taisteluun saastumista vastaan
Federica Bertocchini, Espanjan kansallisen tutkimusneuvoston (CSIC) tutkija ja harrasmehiläishoitaja, teki vuonna 2017 yllättävän löydön, joka avasi lupaavan uuden tutkimussuunnan polyeteenijätteen torjumiseksi.
Bertocchini huomasi, että muutama mato, jotka myöhemmin tunnistettiin vahamadoiksi (Galleria mellonella), oli puhkaissut muovipussin, johon hän oli ne väliaikaisesti laittanut. Hänen hämmästyksekseen nämä hyönteiset ruokailivat polyeteenistä.
Löytö oli merkittävä, koska se tarjosi epätavallisen biologisen näkökulman ongelmaan, jonka ratkaiseminen on vaikeaa: niin kestävän materiaalin hajoaminen, jonka luonnollinen hajoaminen voi kestää vuosikymmeniä tai jopa vuosisatoja.
Seuraavat tutkimukset syvensivät tätä biologista mekanismia. Vuonna 2022 Bertocchininiin tiimi paljasti matojen hämmästyttävän kyvyn salaisuuden: sen sylki sisältää erityisiä fenoloksidaasi-perheen entsyymejä.
Nämä entsyymit kykenevät tehokkaasti käynnistämään polyeteenihapettumisen , erityisesti huoneenlämmössä . Tämä molekyylitason löytö on erittäin tärkeä, koska hapettuminen on polyeteenihapettumisen ensimmäinen ja vaikein vaihe, joka yleensä johtuu abioottisista tekijöistä, kuten valosta tai lämpötilasta.
Hajoamisprosessit
Brandonin yliopiston biologian laitoksen professori Brian Casson on tutkinut näitä biologisia mekanismeja tarkemmin. Hänen tutkimuksensa vahvistaa, että vahamittarin toukat kykenevät hajoittamaan muovia aineenvaihdunnan avulla hämmästyttävällä nopeudella – vain muutamassa päivässä.
Hän väittää, että ”noin 2000 vahamittarin toukkia voi hajottaa kokonaisen muovipussin vain 24 tunnissa”. ”Tällainen hajoamisnopeus tarjoaa todellisen potentiaalin käytännön sovelluksiin.”
Cassonnen tutkimus valaisi myös sitä, miten toukat kierrättävät muovia: ne muuttavat sen lipideiksi, jotka ne sitten varastoivat rasvaksi, aivan kuten ihmiset . Kuitenkin ruokavalio , joka koostuu yksinomaan muovista, johtaa toukkien nopeaan kuolemaan , jotka eivät elä edes muutamaa päivää ja menettävät huomattavasti painoaan . Tämä lisää ravintolisien tarvetta matojen terveyden ylläpitämiseksi.
Tästä puutteesta huolimatta Cassoneen tiimi on optimistinen ja uskoo, että he onnistuvat kehittämään supertuotteen, joka paitsi ylläpitää matojen fyysistä kuntoa, myös parantaa sitä.
Kaksi pääasiallista tekijää, jotka edistävät muovikriisiä
Matojen massaviljely polyeteenilisällä ruokavaliossa osana kiertotaloutta tai muovin biologisen hajoamisen prosessin uudelleenjärjestely eläimistä käyttämällä äskettäin löydettyjä entsyymejä.
Vahamittarin toukan syljen perusteellinen tutkimus paljasti kahden avainentsyymin, nimeltään PEAZ : Demetra ja Cerera. Nämä ovat ensimmäiset tunnetut entsyymit, jotka kykenevät hapettamaan ja depolymerisoimaan polyeteenikalvoja huoneenlämmössä ja hyvin lyhyessä ajassa muodostaen ketoneja ja muita pienimolekyylisiä sivutuotteita.
Tämä löytö on mullistava, koska se mahdollistaa abioottisen hapettumisen pullonkaulan ylittämisen, joka rajoittaa PE:n biohajoamista.
Näiden hyönteisten entsyymien olemassaolo, jotka toimivat ilman esikäsittelyä tai ympäristöolosuhteissa, on lupaava vaihtoehtoinen paradigma PE:n biologiselle hajoamiselle.
Tämä ei vain avaa uusia mahdollisuuksia muovikomponenttien kierrätykseen ja upcyclingiin, vaan viittaa myös siihen, että hyönteisten sylki voi olla laaja hajoamisentsyymien varasto. Tämä tutkimus laajentaa merkittävästi muovin kiertotalouden mahdollisuuksia.
