Geneticky vylepšené bakterie vyrábějí z plastového odpadu pavoučí hedvábí

Polyethylen je dnes nejpoužívanějším polymerem na světě. Jde o velmi odolný materiál s mnohostranným využitím. Jeho stinnou stránkou bohužel je, že představuje obří porci plastového odpadu a jen malá část polyethylenu prochází recyklací. V současné době tvoří polyethylen okolo 34 % veškerého plastového odpadu a recykluje se jen zhruba 9 % tohoto materiálu. Odborníci amerického Rensselaerova polytechnického Institutu se proto rozhodli vyřešit problém s polyethylenovým odpadem pomocí šikovných geneticky vylepšených bakterií.

Helen Zhaová a její spolupracovníci využili bakterie Pseudomonas aeruginosa, které dovedou rozkládat polyethylenové plasty. Geneticky je upravili tak, aby z atomů uhlíku, získaných z plastů, vyráběli materiál podobný pavoučímu hedvábí. Není náhodou, že pavouci takový materiál používají ke stavbě sítí. Má celou řadu velmi zajímavých vlastností, které můžeme využít i my. Výsledky výzkumu nedávno publikoval odborný časopis Microbial Cell Factories.

Pavoučí hedvábí z odpadu

„Pavoučí hedvábí je jako přírodní kevlar,“ vysvětluje Zhaová. „Je skoro tak pevné jako ocel, má ale šestkrát menší hustotu a je tím pádem velice lehké. Vlastně jde o biologický plast, který je roztažitelný, velice pevný, netoxický a biologicky rozložitelný.“ Tyto vlastnosti předurčují pavoučí hedvábí jako materiál budoucnosti.

Ani nejlepší chemici světa by nedokázali jen tak proměnit polyethylenové plasty na pavoučí vlákno. Bakterie to ale zvládnou. Za nejzajímavější považuje Zaová skutečnost, že na rozdíl od tradiční výroby plastů, je jejich proces nízkoenergetický a nevyžaduje použití žádných toxických chemikálií.

Celý proces se podobá fermentaci s tím, že při ní nejsou využívány cukry. Aby bakterie zvládly fermentaci polyethylenu, je třeba jim materiál připravit. Vědci proto nejprve plast působením tepla a tlaku „depolymerizovali“. Vznikla tak měkká voskovitá látka, která následně bakteriím posloužila coby zdroj živin. Takto zpracovaný materiál, podobný surovému hedvábí, vědci vyčistili a vysušili mrazem.

TIP: Evoluce proti odpadu: Mikrobi celé planety se vyvíjejí, aby rozkládali plasty

Bakteriální výrobu plastů bude ještě nutné doladit, především pokud jde o fázi zpracování vyrobeného proteinu do finální podoby materiálu podobného pavoučímu hedvábí. Badatelé se nyní chtějí soustředit především na to, aby se taková výroba pavoučího hedvábí z polyethylenových plastů ekonomicky vyplatila.