Cercetătorii au descoperit că saliva viermilor de ceară și enzimele pe care le conține sunt cheia degradării polietilenei. Aceasta se poziționează ca o soluție biologică la criza poluării cu plastic.
Cuprins
Degradarea plasticului prin sisteme biologice ar putea fi o soluție viitoare la amenințarea globală reprezentată de acumularea deșeurilor din plastic.
Plasticul s-a infiltrat în fiecare aspect al vieții noastre moderne, de la ambalarea alimentelor până la hainele pe care le purtăm. Deși practicitatea și costul redus îl fac omniprezent, producția sa imensă și, mai ales, rezistența la biodegradare au declanșat o criză globală de poluare a mediului.
Milioane de tone de polietilenă (PE), cel mai produs tip de plastic la nivel mondial, reprezentând aproximativ 30% și crescând semnificativ în fiecare an, sunt persistente în mediu, putând dura secole, acumulându-se în gropi de gunoi și ecosisteme. Această problemă urgentă necesită soluții inovatoare, dincolo de reciclarea convențională.
În prezent, reciclarea mecanică este singura modalitate la scară largă de gestionare a deșeurilor din plastic, dar se confruntă cu limitări severe. Factori precum numărul redus de tipuri de plastic adecvate pentru acest proces și calitatea inferioară a produselor secundare limitează grav potențialul său.
Pe de altă parte, există reciclarea chimică, care urmărește descompunerea plasticului pentru a valorifica intermediarii mai mici, dar costurile energetice ridicate îngreunează procesul și garantează funcționalitatea. Prin urmare, căutarea de alternative este indispensabilă.
Multe tipuri de plastic pot dura sute de ani pentru a se degrada, ceea ce înseamnă că plasticul pe care îl aruncăm astăzi va continua să polueze mediul pentru mult timp.
În fața acestei provocări monumentale, comunitatea științifică nu încetează să caute alternative creative. În ultimii ani, au fost identificate unele bacterii, ciuperci și alte specii care au capacitatea surprinzătoare de a degrada plasticul.
Viermii de ceară se alătură luptei împotriva poluării
O descoperire uimitoare a avut loc în 2017, când Federica Bertocchini, cercetătoare la Consiliul Superior de Cercetare Științifică (CSIC) și apicultor amator, a observat accidental o nouă și promițătoare cale de cercetare împotriva poluării cu polietilene.
Bertocchini a observat că niște viermi, identificați ulterior ca viermi de ceară sau viermi de miere (Galleria mellonella), perforaseră o pungă de plastic în care îi pusese temporar. Spre uimirea ei, aceste insecte se hrăneau cu polietilenă.
Această descoperire a fost transcendentală, deoarece oferea o perspectivă biologică neobișnuită pentru abordarea descompunerii unui material atât de recalcitrant, care poate dura zeci sau sute de ani pentru a se degrada complet în mod natural.
Cercetările ulterioare au aprofundat acest mecanism biologic. În 2022, echipa lui Bertocchini a dezvăluit secretul din spatele abilității uimitoare a viermilor: saliva lor conține enzime specifice, aparținând familiei fenol oxidazelor.
Aceste enzime sunt capabile să inițieze oxidarea polietilenei în mod eficient și, mai ales, la temperatura camerei. Această descoperire moleculară este esențială, deoarece oxidarea este primul și cel mai dificil pas al biodegradării PE, determinat de obicei de factori abiotici precum lumina sau temperatura.
Mecanisme de descompunere
Profesorul Bryan Cassone, de la Departamentul de Biologie al Universității Brandon, a condus un studiu pentru a descifra în profunzime aceste mecanisme biologice. Cercetările sale confirmă că viermele de ceară are o capacitate remarcabilă de a degrada metabolic plasticul la o viteză impresionantă, în doar câteva zile.
El afirmă că „aproximativ 2.000 de viermi de ceară pot descompune o pungă întreagă de polietilenă în doar 24 de ore”. „Cu acest ritm de degradare, se sugerează un potențial real pentru aplicații practice”.
Studiul lui Cassone a arătat, de asemenea, modul în care viermii procesează plasticul: îl transformă în lipide, pe care le stochează apoi sub formă de grăsime corporală, similar modului în care oamenii stochează grăsimile. Cu toate acestea, o dietă exclusiv pe bază de plastic duce la moartea rapidă a viermilor, care nu supraviețuiesc mai mult de câteva zile și pierd o masă considerabilă. Acest lucru ridică necesitatea unei suplimentări alimentare pentru a le menține sănătatea.
În ciuda acestui inconvenient, echipa lui Cassone rămâne optimistă, crezând că poate formula un superaliment care nu numai că menține viermii în bună stare fizică, ci chiar o îmbunătățește.
Două căi principale care contribuie la criza plasticului
Creșterea în masă a viermilor cu o dietă suplimentată cu polietilenă într-o economie circulară sau reingineria căii de biodegradare a plasticului în afara animalului, folosind enzimele descoperite.
Cercetările aprofundate asupra salivei viermilor de ceară au revelat prezența a două enzime cheie, numite PEasas: Demetra și Ceres. Acestea sunt primele enzime cunoscute capabile să oxideze și să depolimerizeze pelicule de polietilenă la temperatura camerei și în foarte puțin timp, producând cetone și alte subproduse cu greutate moleculară mică.
Această descoperire este revoluționară, deoarece depășește obstacolul oxidării abiotice care a limitat progresul biodegradării PE.
Existența acestor enzime de insecte, care acționează fără a necesita pretratamente și în condiții ambientale,reprezintă un paradigm alternativ și promițător în degradarea biologică a PE.
Acest lucru nu numai că deschide o nouă cale pentru reciclarea sau supraciclarea componentelor plastice, dar sugerează și că saliva insectelor ar putea fi o vastă rezervă de enzime degradante. Această cercetare reprezintă un pas important către posibilitatea unei economii circulare pentru materiale plastice.
