إنزيم مضغ القمصان جاهز لمعالجة النفايات البلاستيكية

في عام 2010، بدأ الباحث السنتاوي سليمان أول أعماله المعملية في جامعة أوساكا باليابان.

تم تكليفها بتعديل واختبار إنزيم اكتشفه زملاؤها في كومة من الأوراق المتعفنة في حديقة بجوار الجامعة تسمى LCC – كوتيناز السماد لفرع الأوراق.

يساعد LCC الميكروبات على تحطيم الطبقة الشمعية للأوراق، وتعتقد السيدة سليمان أنه يمكن أن يساعد في تحليل البلاستيك.

بعد ظهر أحد الأيام، قامت بقطع بعض العبوات البلاستيكية من زوج من سماعات الرأس وتركت القطع في الماء طوال الليل، مع بعض عينات LCC. وفي الصباح كان الأمر مختلفاً.

يتذكر قائلاً: “كانت هناك بعض الثقوب أو بعض الشقوق في القطعة البلاستيكية”. “لقد كان الأمر مفاجئًا جدًا بالنسبة لي.”

البلاستيك عبارة عن بوليمر PET، وهو جزيء طويل يتكون من وحدات كيميائية صغيرة تسمى المونومرات مرتبطة ببعضها البعض بإحكام.

توجد البوليمرات في كل مكان في الطبيعة، ويعد السليلوز، وهو أحد المكونات الهيكلية للأشجار والنباتات الأخرى، المثال الأكثر شيوعًا.

وقد تطورت الإنزيمات معها لكسر روابطها الكيميائية، مما يسمح للميكروبات بتحلل المواد العضوية.

لكن الإنزيمات لا تتعرض للبلاستيك إلا لبضعة عقود، وبالتالي لا تتحلل المواد. ومع ذلك، على مدى العقدين الماضيين، اكتشف العلماء طريقة للمساعدة في التطور.

وهذا ما يفعله البروفيسور آلان مارتي وزملاؤه في جامعة تولوز في فرنسا.

وفي غضون ثماني سنوات، أعادوا تشكيل شركة LCC – المعروفة الآن باسم LCCICCG – لتصبح شركة متخصصة في التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني (PET).

أصبح الإنزيم الآن فعالاً للغاية لدرجة أنه يمكنه تحطيم بوليمر PET بالكامل إلى المونومرات المكونة له، ويحتاج مصنعو المواد الكيميائية إلى تصنيع مواد بلاستيكية جديدة. يشبهها البروفيسور مارتي بكسر عقد من اللؤلؤ.

يقول: “نحن نستخدم إنزيمًا يمكنك اعتباره مقصًا جزيئيًا”. “نحن نكسر الرابط بين اللآلئ ونحرر اللآلئ، وبهذه الطريقة، بعد تنقيتها، يمكننا بيع هذه اللآلئ مرة أخرى.”

وهو الآن كبير المسؤولين العلميين في شركة كاربيوس، التي تمتلك مصنعًا تجريبيًا في كليرمون فيران بوسط فرنسا.

يبدو وكأنه مفاعل صغير، مع مفاعل أسطواني كبير محاط بمعدات أخرى لمعالجة البلاستيك PET.

أكبر آلة لتجهيز الملابس الغنية بالبوليستر. يشكل البوليستر، وهو أحد أشكال بلاستيك PET، نصف ألياف النسيج المنتجة في جميع أنحاء العالم.

وفي نهاية المطاف، يتم حرق معظم هذه الملابس أو إرسالها إلى مكب النفايات، ومعظمها في البلدان النامية.

لكن الآلة الكبيرة في كليرمون-فيراند تمنحهم الحياة الآخرة، حيث تمزقهم ثم تزيل الأزرار والترتر بدقة.

يتم بعد ذلك إدخال قصاصات القماش التي تنتجها هذه العملية إلى آلة أخرى حيث يتم تحويلها إلى كريات دقيقة. تمر جبال من القطع الشبيهة بالجواهر من الزجاجات البلاستيكية عبر نفس الآلة وتتحول إلى كرات. تعمل هذه الخطوة على زيادة مساحة سطح المادة وإضعاف الروابط الجزيئية للبلاستيك.

والأهم من ذلك، أن الكريات لا تحتاج إلى أن تكون 100% من مادة PET. تحتوي كريات النسيج على أقمشة أخرى مثل القطن والأصباغ الخضراء المعبأة في زجاجات. يمكنه أيضًا التعامل مع المواد البلاستيكية المركبة مثل صواني الطعام.

وتستعد الشركة الآن لتكثيف العمليات. وتخطط لفتح مصنع في شمال شرق فرنسا بحلول عام 2025 سيكون قادرًا على إعادة تدوير 50 ​​ألف طن من نفايات PET سنويًا – أي 300 مليون قميص أو ملياري زجاجة.

لا تهدف شركة Carbios إلى أن تصبح شركة لإعادة التدوير، بل تهدف إلى ترخيص عملياتها لشركات أخرى، مما يعني أن لديها القدرة على الانتشار بسرعة. لقد شكلوا تحالفات مع العلامات التجارية الكبرى بما في ذلك نستله ولوريال وبيبسيكو.

ولأنه ينتج نفس المونومرات الكيميائية التي يستخدمها مصنعو البلاستيك بالفعل، فإن الحد الأدنى من التعديل مطلوب.

لكن الإلمام بتحضيرها يمثل أيضًا تحديًا – فهذه المواد الكيميائية التي لا يمكن تمييزها تكلف 60٪ أكثر من تلك التي يتم الحصول عليها من البتروكيماويات.

ويقول إيمانويل ليدنت، الرئيس التنفيذي لشركة كاربيوس: “بمرور الوقت، سيكون لدى كاربيوس إمكانية الوصول إلى المزيد والمزيد من المواد الخام”.

“لذا فإن أسعار المواد الأولية ستنخفض لأننا نستطيع الوصول إلى المواد الأولية التي يمكن حرقها اليوم أو إرسالها إلى مدافن النفايات.”

ويضيف أن أي ضريبة مستقبلية على الكربون ستفيدهم.

لكن لم يصل أي من هذه الفرق إلى مرحلة توسيع نطاق عمليتها.

يقول البروفيسور آندي بيكفورد، من مركز اكتشاف الإنزيمات بجامعة بورتسموث: “أنا مهتم حقًا بالعمل الذي يقوم به كاربيوس لأنه يمكن أن يشتعل إذا أردت”. “إذا تمكن الناس من رؤيته وهو يعمل، نأمل أن يشتريه المزيد من الناس.”

لكنه يقول إنه أقل ثقة بشأن إعادة تدوير أنواع أخرى من البلاستيك. لا يمكن إعادة تدوير بعضها ومن الأفضل تجنب استخدام هذه المواد البلاستيكية.

ونرحب بأي تقدم – وفقًا لمنظمة التعاون الاقتصادي والتنمية، يتم إعادة تدوير أقل من 10٪ من البلاستيك على مستوى العالم. في كل عام، ينتهي نصف 400 مليون طن من النفايات البلاستيكية في العالم في مدافن النفايات.