Enzimele produse de bacteriile intestinale ale larvelor gândacului Zophobas morio pot digera polistirenul. Acestea ar putea fi adaptate pentru a degrada plasticul în fabricile de reciclare.
În cadrul unui studiu anterior s-a constatat faptul că un alt tip de larve de gândaci pot mânca și digera polistirenul expandat utilizat pentru fabricarea ambalajelor datorită acțiunii bacteriilor Serratia fonticola din intestinele lor.
În prezent, cercetătorii au identificat o serie de specii bacteriene care degradează polistirenul în intestinele larvelor de Z. morio. Datorită dimensiunii lor, aceste larve fac parte din categoria „superviermilor”.
„Suntem primii care folosesc o metodă de înaltă rezoluție pentru a identifica potențiale enzime care degradează polistirenul din intestinele superviermilor. De asemenea, am putea identifica liniile bacteriene care posedă aceste capacități de degradare a polistirenului”, a declarat Christian Rinke din cadrul Universității din Queensland, Australia.
Rinke și colegii săi au descoperit faptul că principalele specii de bacterii care digeră polistirenul includ Pseudomonas aeruginosa și specii aparținând grupelor Rhodococcus, Corynebacterium și Sphingobacterium.
Ei au descoperit faptul că acești microbi au produs o clasă de enzime numite hidrolaze, care folosesc apă pentru a degrada polimerul plastic în monomeri de stiren. Ulterior, acești monomeri sunt descompuși în interiorul celulelor bacteriene.
Echipa a împărțit 171 de superviermi în trei grupuri. Un grup a fost hrănit cu tărâțe de grâu, altul cu polistiren, iar cel de-al treilea a fost privat de alimente timp de trei săptămâni. Cercetătorii au descoperit faptul că viermii au început să creeze tuneluri în blocurile de polistiren încă din prima zi.
„Am confirmat faptul că superviermii pot supraviețui cu o dietă bazată doar pe polistiren. De asemenea, în comparație cu grupul privat de mâncare, aceștia au putut chiar să ia greutate, ceea ce sugerează faptul că viermii pot obține energie din consumul de polistiren. Superviermii crescuți cu polistiren au încheiat chiar și întregul ciclu de viață, au format pupe și s-au dezvoltat în gândaci adulți”, a declarat Rinke.
Cu toate acestea, superviermii care au consumat polistiren au luat mai puțin de un sfert din greutatea câștigată de larvele care au consumat tărâțe, sugerându-se faptul că ingerarea de plastic are un efect negativ pentru sănătatea lor.
„O posibilă modalitate de a lucra cu superviermii este reprezentată de furnizarea de deșeuri alimentare sau bioproduse agricole cu polistiren. Aceasta ar putea fi o modalitate de a îmbunătăți sănătatea viermilor și de a face față cantității mari de deșeuri alimentare din țările occidentale”, a declarat Rinke.
Totuși, cercetătorii sunt mai interesați de crearea unui sistem fără superviermi, care să se inspire din insecte.
„Ne vom concentra pe crearea unui sistem care imită degradarea mecanică a plasticului efectuată de către superviermi, urmată de degradarea ulterioară de către enzimele bacteriene… în metaboliți care pot fi apoi utilizați de alți microbi pentru a produce compuși chimici de valoare mai mare, precum polihidroxialcanoatul bioplastic”, a adăugat Rinke.
„Această lucrare este un supliment util pentru cercetarea privind degradarea materialelor plastice de către microbii și enzimele intestinale ale insectelor. Cu toate acestea, înainte de aplicare, vor fi necesare lucrări suplimentare cu scopul de a ajusta enzimele și a optimiza compoziția comunităților microbiene pentru a obține o degradare eficientă a plasticului”, a declarat Jun Yang din cadrul Universității Beihang din China.
„Este încă prea devreme pentru a face previziuni cu privire la disponibilitatea unui bioproces pentru reciclarea polistirenului. Va fi nevoie de timp pentru a izola și a caracteriza aceste enzime… și apoi pentru a le proiecta cu scopul a îndeplini cerințele stricte pentru dezvoltarea unui proces de reciclare bio”, a declarat Ren Wei din cadrul Universității Greifswald, Germania.