Použitím řas se snažíme vyřešit problém s plasty

By Babetta L. Marrone

Představte si náš svět bez plastů – jsou všude, od stavebnictví a elektroniky až po dopravu a obaly. Díky celkové pevnosti a trvanlivosti jsou plasty tak užitečné, ale zároveň jsou hlavním přispěvatelem ke znečištění .

Podle studie Národního centra pro ekologickou analýzu a syntézu při Kalifornské univerzitě v Santa Barbaře skončí v oceánech ročně až 13 milionů tun plastů. Tato studie rovněž zjistila, že přibližně polovina z 300 milionů tun plastů vyrobených ročně na celém světě je použita pouze jednou. Pro představu, jen ve Spojených státech se v roce 2014 prodalo více než 100 miliard plastových nápojových lahví, které navzdory snahám o recyklaci představují 14 % amerického znečištění.

Plasty se mohou na skládkách a v oceánech rozkládat až 1 000 let. Rozklad tenčích plastů, jako jsou například lahve na vodu, může trvat více než 450 let.

Pro řešení tohoto problému vyvinuli vědci z Los Alamos National Laboratory alternativní metodu udržitelné výroby plastů, které jsou nejen trvanlivé, ale také snadno biologicky odbouratelné.

Dnešní plasty se obvykle vyrábějí pomocí chemických látek pocházejících z ropy, což je omezený neudržitelný zdroj. Plasty jsou syntetické a obvykle se skládají z tzv. organických polymerů. Tyto polymery se skládají z menších, stejných molekul spojených dohromady. Některé polymery se vyskytují v přírodě (například celulóza je tvořena molekulami cukru), zatímco jiné jsou vyráběny uměle (například nylon, teflon a polyvinylchlorid, známější jako PVC).

Namísto používání ropy k výrobě syntetických plastů hledá Los Alamos alternativní, ekologicky šetrný zdroj – řasy. Řasy, které již jsou životaschopným alternativním zdrojem energie pro pohonné hmoty, se mohou osvědčit také jako základní materiál pro výrobu polymerů na biologické bázi, obecně známých jako biopolymery, které jsou pevné a odolné, ale rozkládají se rychleji než jejich ropné protějšky.

Objevit, které řasy jsou nejvhodnější jako základní materiál pro výrobu biopolymerů, není snadný úkol. Existuje mnoho druhů řas, od mikroskopických (jako jsou modrozelené řasy neboli sinice, takzvané kvůli své modrozelené barvě) až po velké mořské řasy, které dorůstají délky více než 100 stop. Aby se zúžil výběr druhu, který by byl nejlepší pro výrobu biologicky rozložitelných plastů, sledují tři laboratorní týmy samostatné cíle.

Jeden tým, především biologové, zkoumá biologické vlastnosti, které se vyskytují u každého druhu řasy. Zajímá je zejména genetická výbava každé řasy, její genom, který obsahuje všechny biologické informace potřebné k syntéze stavebních kamenů pro výrobu biopolymerů. Druhý tým, složený především z chemiků, zjišťuje chemické procesy potřebné k objevení, navržení a výrobě nových biopolymerů, které jsou stejně pevné a trvanlivé jako plasty na bázi ropy, ale mnohem rychleji se rozkládají.

Procházet takovými horami informací by mohlo trvat mnoho desetiletí, proto třetí tým používá analýzu strojového učení, aby práci urychlil. Algoritmy strojového učení se mohou z dat skutečně učit, identifikovat vzory a dokonce rozhodovat, a to vše bez účasti člověka.

Využitím bohatého a rozsáhlého prostředí biologie řas a chemie polymerů vytvoříme rámec, na jehož základě navrhneme novou generaci biopolymerů, které poslouží jako základ pro nové revoluční bioplasty. Takové bioplasty mohou přestat přispívat k problémům, jako je Velká tichomořská odpadková skvrna u pobřeží Kalifornie. Tato skvrna, dvakrát větší než Texas, obsahuje šestkrát více plastů než mořského života. Bioplasty jsou jedním ze způsobů, jak nadále používat plasty, aniž by znečišťovaly zemi a vodu pro další generace.

Babetta L. Marroneová, vedoucí vědecká pracovnice skupiny pro bioenergetiku a biomechaniku v Národní laboratoři Los Alamos, je hlavní řešitelkou nového projektu financovaného Los Alamos, „Biomanufacturing with Intelligent Adaptive Control (BioManIAC)“. V Los Alamos působí také jako vedoucí programu biopaliv a dohlíží na projekty financované Úřadem pro bioenergetické technologie Ministerstva energetiky.

Tento článek poprvé vyšel v Santa Fe New Mexican.