A tehenek gyomrában található mikrobák lebonthatják bizonyos típusú műanyagokat, köztük a polietilén-tereftalátot (PET), amelyet alkoholmentes palackokban, egyes élelmiszer-csomagolásokban és szintetikus szövetekben használnak.
A tudósok ezeket a mikrobákat a gyomorból – a kérődzők gyomrának legnagyobb részéből – kivont folyadékban találták. Ezek a patás állatok, például a szarvasmarhák és a juhok, amelyek mikroorganizmusokra támaszkodnak, hogy lebontsák az általuk táplált durva növényzetet.
A gyomor inkubátorként működik azon mikrobák számára, amelyek megemésztik vagy fermentálják a szarvasmarhák vagy más kérődzők által elfogyasztott élelmiszereket.
A Minnesotai Egyetem kutatói azt gyanítják, hogy a tehén gyomrában egyes mikrobák képesek lehetnek poliészterek felszívódására, olyan anyagokra, amelyek molekuláit úgynevezett észtercsoportok kötik össze.
Növényevő étrendjük során a szarvasmarhák természetes poliésztert fogyasztanak, amelyet a birsalma nevű növények termelnek. Szintetikus poliészterként a PET hasonló kémiai szerkezettel rendelkezik, mint ez a természetes anyag.
A birsalma a kutikula nagy részét, a növényi sejtfalak külső viaszos rétegét alkotja, és bőségesen megtalálható a paradicsom és az alma héjában – mondta Doris Ribitsch, a tanulmány társszerzője, a Természeti Erőforrások és Élettudományi Egyetem tudósa. Bécsben.
A Frontiers in Bioingineering and Biotechnology folyóiratban megjelent új tanulmányukban a kutatók azt találták, hogy a szarvasmarha-csírák nemcsak a PET-et, hanem két másik műanyagot is lebonthatnak, a polibutilén-adipát-tereftalátot (PBAT), amelyet biológiailag lebomló műanyag zacskókban és polietilénben használnak. (PEF), megújuló növényi anyagokból készül.
Annak felmérésére, hogy ezek a mikrobák mennyire képesek lebontani a műanyagot, a csapat minden műanyagfajtát egy-három napig inkubált a gyomorból kivont folyadékban. Ezután megmérik a melléktermékeket, hogy megállapítsák, milyen mértékben bontották le a mikroorganizmusok összetevőik anyagait.
A hasi folyadék lebontja mindhárom műanyagtípust, így a PEF a leghatékonyabb.
A csapat ezután DNS-mintákat vesz a hasüregben lévő folyadékból, hogy megállapítsa, melyik faj lehet a felelős a műanyag lebomlásáért.
A DNS körülbelül 98 százaléka a baktériumok birodalmához tartozik, az uralkodó nemzetség a Pseudomonas, amelyről korábban kimutatták, hogy az Applied Microbiology and Biotechnology és a Journal of Hazardous Materials publikációi szerint lebontja a műanyagokat.
A Journal of Agricultural and Food Chemistry 2017-es publikációja szerint az Acinetobacter nemzetséghez tartozó baktériumok is nagy mennyiségben megtalálhatók a folyadékban, és számos fajról kimutatták, hogy lebontják a szintetikus poliésztereket.
Ribic és csapata reméli, hogy teljes mértékben jellemzik a szarvasmarhák gyomrában lévő baktériumokat, amelyek lebontják a műanyagokat, és meghatározzák, hogy milyen enzimeket használnak erre a célra.
Ha azonosítanak olyan enzimeket, amelyek potenciálisan felhasználhatók újrahasznosításra, lehetséges, hogy a mikrobákat géntechnológiával módosítják nagy mennyiségben, anélkül, hogy közvetlenül a tehenek gyomrából kellene kinyerni őket.
Így könnyen, olcsón és nagy mennyiségben állíthatók elő enzimek ipari méretekben történő felhasználásra – mondta Ribic.
Ő és csapata már szabadalmaztatott egy újrahasznosítási módszert, amelyben a textíliákat egymás után tesszük ki a korábbi fejlesztések során azonosított különféle enzimeknek.
A lebontó PET-et a kutatók továbbra is olyan mikrobákat keresnek, amelyek képesek kezelni a polietilént és a polipropilént, amelyek szénatomjai között erős kötések vannak – mondta Levin.
Kollégáival több ígéretes jelöltet is azonosítottak ezen a téren, de az még várat magára, hogyan lehet maximalizálni a műanyagok lebonthatóságát.
Ribic azt mondja, csapata olyan baktériumokat is keres, amelyek polietilént fogyaszthatnak, és kíváncsiak, vajon ezek is a szarvasmarha gyomrában rejtőznek-e.
