استفاده از میکروبیوم روده کرم ها برای تجزیه پلاستیک ها

به گزارش روابط پایگاه اطلاع رسانی علوم آزمایشگاهی ایران، تیمی از دانشمندان دانشگاه فناوری نانیانگ، سنگاپور (NTU سنگاپور) یک روده کرم مصنوعی برای تجزیه پلاستیک ها ایجاد کرده اند که امیدی به روشی الهام گرفته از طبیعت برای مقابله با مشکل آلودگی پلاستیکی جهانی است.

محققان دانشکده مهندسی عمران و محیط زیست NTU (CEE) و مرکز مهندسی علوم زیست محیطی سنگاپور (SCELSE) با تغذیه کرم ها با پلاستیک و پرورش میکروب های موجود در روده آنها، روش جدیدی را برای تسریع تجزیه زیستی پلاستیک نشان داده اند.

مطالعات قبلی نشان داده است که کرم Zophobas atratus - لارو سوسک تیره که معمولاً به عنوان غذای حیوانات خانگی فروخته می شود و به دلیل ارزش غذایی آن به عنوان (ابر کرم) شناخته می شود، می تواند در رژیم غذایی پلاستیکی زنده بماند زیرا روده آن حاوی باکتری هایی است که قادر به تجزیه معمول هستند. با این حال، استفاده از آنها در پردازش پلاستیک به دلیل سرعت پایین تغذیه و سختی های نگهداری کرم غیر عملی بوده است.

اکنون دانشمندان NTU راهی برای غلبه بر این چالش ها با جداسازی باکتری های روده کرم و استفاده از آنها برای انجام کار بدون نیاز به پرورش کرم در مقیاس بزرگ نشان داده اند.

کائو بین، دانشیار NTU در دانشکده CEE، محقق اصلی در SCELSE، گفت: یک کرم تنها می تواند در طول عمر خود حدود چند میلی گرم پلاستیک مصرف کند. روش ما این نیاز را با حذف کرم از معادله برطرف می کند. ما بر تقویت میکروب های مفید در روده کرم و ساختن (روده کرم مصنوعی) تمرکز می کنیم که می تواند به طور موثر پلاستیک ها را تجزیه کند.

این مطالعه در مجله Environment International منتشر شده است.

برای توسعه روش خود، دانشمندان سه گروه از ابرکرم ها را به مدت 30 روز با رژیم های غذایی پلاستیکی مختلف – پلی اتیلن با چگالی بالا (HDPE)، پلی پروپیلن (PP) و پلی استایرن (PS) تغذیه کردند. گروه کنترل با رژیم غذایی بلغور جو دوسر تغذیه شدند.

دانشمندان یکی از رایج ترین پلاستیک ها در جهان انتخاب کردند که در اقلام روزمره مانند جعبه های غذا و بطری های مواد شوینده استفاده می شود. HDPE نوعی پلاستیک است که به دلیل مقاومت بالا در برابر ضربه شناخته شده است که شکستن آن را دشوار می کند.

پس از تغذیه کرم ها با پلاستیک، دانشمندان میکروبیوم ها را از روده آن ها استخراج کردند و آن ها را در فلاسک های حاوی مواد مغذی مصنوعی و انواع پلاستیک ها انکوبه کردند و (روده کرم مصنوعی) را تشکیل دادند. طی شش هفته، میکروبیوم ها در فلاسک ها در دمای اتاق رشد کردند.

دانشمندان دریافتند که در مقایسه با گروه کنترل، فلاسک هایی که حاوی میکروبیوم های روده از کرم های تغذیه شده با پلاستیک بودند، افزایش قابل توجهی در باکتری های تجزیه کننده پلاستیک نشان دادند.

علاوه بر این، جوامع میکروبی استعمار پلاستیک ها در فلاسک ها نسبت به میکروب های موجود در پلاستیک هایی که مستقیماً به کرم ها داده شده بودند، ساده تر و متناسب تر با نوع خاصی از پلاستیک بودند. هنگامی که جوامع میکروبی ساده تر هستند و برای نوع خاصی از پلاستیک هدف قرار می گیرند، این به معنای بالقوه برای تخریب پلاستیک کارآمدتر در کاربردهای واقعی است.

نویسنده اول این مطالعه دکتر لیو ینان، محقق در دانشکده CEE و SCELSE، گفت: مطالعه ما نشان دهنده اولین تلاش موفقیت آمیز گزارش شده برای ایجاد جوامع باکتریایی مرتبط با پلاستیک از میکروبیوم های روده کرم های تغذیه شده با پلاستیک است. از طریق افشای میکروبیوم های روده در شرایط خاص، ما توانستیم فراوانی باکتری های تخریب کننده پلاستیک موجود در روده کرم مصنوعی خود را افزایش دهیم، که نشان می دهد روش ما در مقیاس پایدار و قابل تکرار است.

محققان می گویند اثبات مفهوم آنها پایه و اساس توسعه روش های بیوتکنولوژیکی است که از میکروبیوم های روده کرم ها برای پردازش زباله های پلاستیکی استفاده می کند.

برای گام های بعدی، محققان می خواهند بفهمند که چگونه باکتری های موجود در روده ابر کرم، پلاستیک ها را در سطح مولکولی تجزیه می کنند. درک مکانیسم به دانشمندان کمک می کند تا جوامع باکتریایی تخریب کننده پلاستیک را مهندسی کنند تا در آینده پلاستیک ها را به طور موثری تجزیه کنند.