في جامعة بن غوريون، يبحثون عن طريقة أبسط وأكثر ملاءمة للبيئة لإعادة تدوير PET (البولي إيثيلين تيريفثاليت)، وهو نوع شائع من البلاستيك يستخدم، من بين أمور أخرى، لإنتاج زجاجات المشروبات الغازية: التحلل البيولوجي بواسطة البكتيريا القادرة على التحلل. البولي إيثيلين (بوليمر يتكون من سلسلة طويلة من وحدات الإيثيلين الفرعية المرتبطة ببعضها البعض بروابط كيميائية)
يتم إنتاجها كل عام في العالم حوالي 350 مليون طن من البلاستيك متى حوالي النصف بعض المنتجات مصممة ومصممة للاستخدام مرة واحدة. إن السعر الرخيص للبلاستيك وخصائصه (مزيج من الصلابة والمرونة والقدرة على احتواء السوائل) وتنوع الاستخدامات التي يمكن صنعه منه هو ما جعله مادة شائعة وكذلك ما يجعله مادة شائعة. لإشكالية جدا من وجهة نظر بيئية.
إحدى طرق التعامل مع الكميات الهائلة من البلاستيك التي ننتجها ونستهلكها هي إعادة التدوير، لكن التقنيات الموجودة اليوم، مثل إعادة التدوير بمساعدة الحرارة، تلحق الضرر بالخصائص الميكانيكية للبوليمر (سلسلة طويلة من الجزيئات المتطابقة المتصلة ببعضها) لبعضها البعض) وتتميز بمساوئ إضافية، مثل الحاجة إلى استخدام المذيبات العضوية، ودرجات الحرارة المرتفعة التي تستهلك الطاقة، وفرز النفايات.
في جامعة بن غوريون، يبحثون عن طريقة أبسط وأكثر ملاءمة للبيئة لإعادة تدوير PET (البولي إيثيلين تيريفثاليت)، وهو نوع شائع من البلاستيك يستخدم، من بين أمور أخرى، لإنتاج زجاجات المشروبات الغازية: التحلل البيولوجي بواسطة البكتيريا القادرة على التحلل. البولي إيثيلين (بوليمر يتكون من سلسلة طويلة من وحدات الإيثيلين الفرعية المرتبطة ببعضها البعض بروابط كيميائية).
ومؤخراً، تم توقيع اتفاقية تعاون بحثي بينتقنيات BGN، شركة تسويق التكنولوجيا التابعة لجامعة بن غوريون في النقب، للشركة إيكويبيريا البرتغالي، والذي من المقرر في إطاره مشروع إثبات الجدوى والذي سيستمر لمدة عام والذي يهدف إلى إظهار القدرة على تنفيذ عملية تحلل البلاستيك بشكل فعال.
20 عام من البحث
يقول البروفيسور أريئيل كوشمارو من قسم هندسة التكنولوجيا الحيوية في جامعة بن غوريون: "تناول بحثنا تحلل البلاستيك والبوليمرات البلاستيكية المختلفة". "الشخص الذي قاد البحث هو البروفيسور أليكس سيفان، الذي كان يعمل بالفعل في هذا المجال منذ 20 عاما، في وقت كانت الأبحاث في العالم حول التحلل البيولوجي للبلاستيك في بداياتها".
يقول كوشمارو: "لقد بدأنا من فرضية أن التحلل البيولوجي مستمد من حاجة الكائنات الحية الدقيقة لمصدر للطاقة والكربون". "ولهذا الغرض، يقومون بتكسير المواد العضوية: سلاسل الكربون، مثل السكريات بأنواعها المختلفة وحتى البروتينات. اعتقدنا أن البلاستيك والبولي إيثيلين والبولي إيثيلين تيرفثالات هي أيضًا سلاسل كربونية في النهاية، لذلك قمنا بإعداد نوع من "ثقافة التخصيب" - أخذنا التربة التي كانت ملوثة على مر السنين بالبلاستيك أو البولي إيثيلين تيرفثالات - جنبًا إلى جنب مع البكتيريا الموجودة فيها. أضفنا المواد التي أردنا منهم تحليلها وتركناهم يعملون لبضعة أسابيع. وفي النهاية، وبعد عدة محاولات، رأينا كائنات دقيقة تنمو وتستخدم البولي إيثيلين كمصدر للكربون والطاقة - وهذه هي البكتيريا القادرة على التعامل مع البوليمرات."
المشكلة الرئيسية التي يواجهها الباحثون هي أنه في الطبيعة، على عكس العملية في المختبر، لا يتحلل PET بيولوجيًا. يقول كوشمارو: "لقد أدركنا أن البكتيريا تحتاج إلى إجبارها على استخدام سلاسل الكربون للبوليمر، أي زراعتها في بيئة خالية من الكربون بخلاف البوليمرات الموجودة في البلاستيك من أجل العيش". "وبطبيعة الحال، لغرض العملية، لا يكفي مجرد إعطاء سلاسل الكربون وكان علينا أن نعطيها جميع أنواع الإضافات، مثل مصادر النيتروجين والفوسفور وغيرها، بحيث يكون من الأسهل على لهم لتنفيذ التحلل ".
اكتشف الباحثون خلال البحث عدة أنواع من البكتيريا التي تعرف كيفية تفكيك البوليمرات بنجاح، وهي تلك السلاسل الجزيئية الطويلة التي تتكون منها المواد البلاستيكية. "لقد أظهرنا أنه في غضون 30 يومًا يمكننا تقليل ما بين 20 إلى 10 بالمائة من وزن التربة من خلال نشاط البكتيريا. أي أن البكتيريا تحلل بعض البوليمرات وتطلق ثاني أكسيد الكربون أثناء عملية التنفس. بالإضافة إلى ذلك، عندما قمنا بفحص نفس مادة البولي إيثيلين التي وضعناها في الأرض بالطرق المجهرية والطيفية، رأينا أنها خضعت لعمليات التحلل".
أدركت الشركة البرتغالية ECOIBÉRIA الإمكانات الكامنة في أبحاث كوشميرو وسيفان. تحولت الشركة، المتخصصة في إعادة تدوير الزجاجات البلاستيكية من مادة PET، إلى شركة Technologies BGN للتعاون البحثي: سيختبر الباحثون في مختبر في إسرائيل كيفية تحلل البكتيريا للـ PET وكيف يمكن فصل المنتجات الوسيطة كمواد خام. إذا نجحت دراسة الجدوى، فسيكون هناك المزيد من الاستثمار في المشروع التجريبي. أي أن الأمر يحتاج إلى ما لا يقل عن سنتين أو ثلاث سنوات من البحث حتى يمكن تطبيق هذه التكنولوجيا في الصناعة، إذا توج المشروع التجريبي بالنجاح.
قد تؤدي نتائج البحث المشترك إلى تحسين عملية إعادة تدوير البلاستيك المستخدمة اليوم، وهي عملية مرهقة للغاية: بعد جمع الزجاجات البلاستيكية من صناديق إعادة التدوير، يتم فصلها حسب النوع واللون. يتم بعد ذلك تمزيقها إلى رقائق صغيرة، يتم صهرها وتحويلها إلى صفائح من المواد الخام والألياف.
إعادة البلاستيك إلى الأصل
يقول الدكتور نعوم فان دير هال: "اليوم، إذا كنت تريد إعادة التدوير بشكل فعال، عليك فصل زجاجات المياه عن زجاجات الحليب وعبوات الشامبو وغيرها، والحاجة إلى فصل أنواع البلاستيك هي ما يجعل العملية معقدة". الذي بحث البلاستيك الدقيق في جامعة حيفا.
"في الواقع، من الصعب جدًا إعادة تدوير منتج بلاستيكي بنفس مستوى الجودة الذي كان عليه في الأصل واليوم، فبدلاً من إعادة تدوير الزجاجة مرة أخرى إلى زجاجة، يتم إعادة تدويرها إلى أرضية ملعب أو مقعد أو مادة بناء . ولذلك، فإن الأمر لا يتعلق بإعادة التدوير بالمعنى الكامل للكلمة".
ووفقا لكوشمارو، فإن المنتج الذي تم الحصول عليه من خلال التحلل البيولوجي الذي تم إجراؤه في المختبر هو المادة الخام الأصلية. "ما نحاول إنتاجه مع ECOIBÉRIA هو عملية يتم فيها تقسيم نفس رقائق PET إلى المواد الأصلية، بحيث يكون المنتج الذي سيتم بيعه هو المواد الخام الأصلية. أحد أسباب عدم نجاح عملية إعادة التدوير هو أن المواد الخام المستخدمة في تصنيع البلاستيك مشتقة من النفط الخام، وهو أنظف وأرخص من البلاستيك المعاد تدويره. لذا فإن الفكرة هي أن الكائنات الحية الدقيقة أو الإنزيمات ستحاول تحطيم السلاسل وفي الواقع سنكون قادرين على استخلاص المواد الخام النظيفة من الخليط وإعادة إنتاج مادة PET كما يتم إنتاجها في الصناعة.
فهل ستكون العملية الجديدة مجدية ماليا؟ وبحسب كوشمارو، فإن التحلل البيولوجي أرخص بكثير من عمليات إعادة التدوير الحرارية أو الكيميائية، بحيث يكون مثل هذا المنتج قادرًا على المنافسة في سوق المواد الخام.
لماذا ليس في إسرائيل؟
وماذا عن تطور طريقة إعادة التدوير هذه في السوق الإسرائيلية؟ يقول كوشمارو: "كانت لدينا مشاريع بحثية في إسرائيل، لكن الشركة البرتغالية تركز بشكل أكبر على إعادة التدوير وتحسين نوعية البيئة". "إنهم يبحثون عن حلول شاملة يمكنهم من خلالها تحسين إعادة التدوير. وفي رأيي أن الأمر يتعلق أيضاً بالاتجاهات في مجال الجودة البيئية في السوق الأوروبية، حيث يوجد تشجيع للاستثمار في المشاريع "الخضراء" التي من شأنها الحد من التلوث البيئي. بحثنا هو جزء من هذا الاتجاه المرحب به."
المنشور ستقوم البكتيريا الإسرائيلية بإعادة تدوير البلاستيك في البرتغال ظهرت لأول مرة علىزاويه
المزيد عن الموضوع على موقع العلوم:
