Utilizarea algelor pentru a încerca să rezolve problema plasticului

De Babetta L. Marrone

Imaginați-vă lumea noastră fără materiale plastice – acestea sunt peste tot, de la construcții și electronice până la transporturi și ambalaje. Rezistența și durabilitatea generală fac ca plasticul să fie atât de util, dar fac ca plasticul să fie, de asemenea, unul dintre principalii contribuitori la poluare .

Potrivit unui studiu realizat de Centrul Național de Analiză și Sinteză Ecologică de la Universitatea din California-Santa Barbara, până la 13 milioane de tone de plastic ajung în oceane în fiecare an. Acest studiu a constatat, de asemenea, că aproximativ jumătate din cele 300 de milioane de tone de plastic produse anual la nivel mondial sunt folosite o singură dată. Pentru a pune aceste cifre în perspectivă, numai în 2014, Statele Unite au vândut peste 100 de miliarde de sticle de băutură din plastic, care reprezintă 14 la sută din poluarea Americii, în ciuda eforturilor de reciclare.

Plasticul poate dura până la 1.000 de ani pentru a se descompune în depozitele de deșeuri și în oceane. Materialele plastice mai subțiri, cum ar fi cele folosite pentru sticlele de apă, pot avea nevoie de mai mult de 450 de ani pentru a se degrada.

Pentru a aborda această problemă, oamenii de știință de la Laboratorul Național Los Alamos au dezvoltat o metodă alternativă de fabricare durabilă a plasticului care nu numai că este durabil, dar este și ușor de biodegradat.

Plasticele de astăzi sunt fabricate în mod obișnuit folosind substanțe chimice derivate din petrol, o resursă limitată și nesustenabilă. Materialele plastice sunt sintetice și constau, de obicei, din ceea ce se numește polimeri organici. Astfel de polimeri sunt făcuți din molecule mai mici, identice, legate între ele. Unii polimeri se găsesc în natură (celuloza, de exemplu, este formată din molecule de zahăr), în timp ce alții sunt fabricați artificial (cum ar fi nailon, teflon și policlorura de vinil, mai cunoscut sub numele de PVC).

În loc să folosească petrolul pentru a fabrica materiale plastice sintetice, Los Alamos se orientează către o resursă alternativă, prietenoasă cu mediul – algele. Fiind deja o resursă energetică alternativă viabilă pentru combustibil, algele se pot dovedi, de asemenea, utile ca material de bază pentru a crea polimeri de origine biologică, cunoscuți în mod obișnuit sub numele de biopolimeri, care sunt puternici și durabili, dar se descompun mai repede decât omologii lor pe bază de petrol.

Descoperirea cărei alge este cea mai potrivită ca material de bază pentru fabricarea biopolimerilor nu este o sarcină ușoară. Există multe tipuri de alge, de la cele microscopice (cum ar fi algele verzi-albastre, sau cianobacteriile, așa numite datorită culorii verzi-albăstrui) până la algele marine mari, care cresc până la mai mult de 30 de metri lungime. Pentru a restrânge tipul care ar fi cel mai potrivit pentru fabricarea de materiale plastice biodegradabile, trei echipe ale laboratorului urmăresc obiective separate.

O echipă, formată în principal din biologi, investighează caracteristicile biologice întâlnite în fiecare specie de alge. Aceștia sunt interesați în special de constituția genetică a fiecărei alge, de genomul său, care conține toate informațiile biologice necesare pentru a sintetiza elementele constitutive pentru fabricarea biopolimerilor. A doua echipă, formată în principal din chimiști, stabilește procesele chimice necesare pentru a descoperi, proiecta și fabrica noi biopolimeri care sunt la fel de rezistenți și de durabili ca și materialele plastice pe bază de petrol, dar care se degradează mult mai repede.

Combinarea unor astfel de munți de informații ar putea dura multe decenii, așa că o a treia echipă aplică analiza prin învățare automată pentru a accelera munca. Algoritmii de învățare mecanică pot, de fapt, să învețe din date, să identifice tipare și chiar să ia decizii, totul fără participarea umană.

Prin valorificarea peisajului bogat și vast al biologiei algelor și al chimiei polimerilor, vom crea un cadru din care să proiectăm o nouă generație de biopolimeri care să servească drept bază pentru noi bioplastice revoluționare. Astfel de bioplastice ar putea să nu se mai adauge la probleme cum ar fi Marea pată de gunoi din Pacific de pe coasta Californiei. Acest plasture, de două ori mai mare decât Texas, are de șase ori mai mult plastic decât viața marină. Bioplasticele sunt o modalitate de a continua să folosim plasticul, fără a polua pământul și apa pentru generațiile viitoare.

Științător principal pentru grupul de bioenergie și științe ale biomului din cadrul Laboratorului Național Los Alamos, Babetta L. Marrone este cercetătorul principal pentru noul proiect finanțat de Los Alamos, „Biomanufacturing with Intelligent Adaptive Control (BioManIAC)”. Ea este, de asemenea, managerul programului de biocombustibili de la Los Alamos și supraveghează proiectele finanțate de Biroul pentru tehnologii bioenergetice al Departamentului de Energie.

Acest articol a apărut pentru prima dată în Santa Fe New Mexican.

.