Plastična flaša i keks na prvi pogled nemaju baš ništa zajedničko. Ipak, naučnici razvijaju tehnologiju koja bi jednog dana mogla da omogući da se određene komponente plastičnog i poljoprivrednog otpada, uz pomoć mikroorganizama, pretvore u proteine, vitamine, arome i druge sastojke hrane. Istraživanje, koje je nastalo u okviru projekta povezanog sa NASA, moglo bi da ima primenu ne samo tokom budućih misija na Mesec i Mars, već i na Zemlji.
Istraživači sa Univerziteta Južni Ilinois u Karbondejlu (SIU) rade na neobičnom konceptu koji povezuje dva velika globalna problema: ogromne količine otpada i potrebu za proizvodnjom sve više hrane.
Možda vas zanima
Ideja je da se određene materije iz otpada najpre razgrade, a zatim iskoriste kao „hrana“ za posebno prilagođene mikroorganizme. Oni ih potom pretvaraju u jedinjenja koja mogu da posluže kao sastojci za proizvodnju hrane.
Rezultati istraživanja predstavljeni su na skupu Američkog hemijskog društva (ACS).
Kako plastika uopšte može da postane hrana?
Istraživanje je proisteklo iz projekta koji je predvodila NASA, a čiji je cilj bio razvoj načina za proizvodnju hrane u uslovima dugotrajnih svemirskih misija.
Tokom putovanja duboko u svemir astronauti ne bi mogli neograničeno da zavise od hrane dopremljene sa Zemlje. Zato se traže sistemi u kojima bi se postojeći resursi i otpad što više ponovo koristili.
„Razvijali smo tehnologije za preradu plastike u proizvode veće vrednosti. Onda smo pomislili, zašto ne bismo pokušali da napravimo hranu? Plastika sadrži ugljenik, a sadrži ga i hrana“, objasnio je vanredni profesor Lahiru Džajakodi.
Jedan od glavnih materijala koji naučnici proučavaju jeste polietilen-tereftalat (PET), plastika koja se široko koristi za proizvodnju flaša za vodu i gazirana pića.
PET sadrži molekule bogate ugljenikom koji se mogu razložiti, a zatim iskoristiti za stvaranje drugih korisnih jedinjenja.
Umesto da se čitav proces zasniva isključivo na hemijskim reakcijama i laboratorijskim rastvaračima, istraživači su odlučili da deo posla prepuste mikroorganizmima.
„Mikrobi su veoma pametni. Zato koristimo njihove osobine da rešavamo probleme koje smo sami stvorili“, kaže Džajakodi.
Kvasac kao mala „fabrika hrane“
Upotreba mikroorganizama za proizvodnju korisnih materija nije novost. Genetički modifikovani mikroorganizmi već se koriste za proizvodnju različitih supstanci, među kojima je i insulin.
Džajakodi i doktorantkinja Sandja Džajasekara primenili su sličan princip na otpad. Nekoliko vrsta kvasca, uključujući i pekarski kvasac, prilagodili su tako da određene molekule dobijene iz plastike i poljoprivrednog otpada pretvaraju u proteine, vitamine i jedinjenja koja daju aromu.
Međutim, pre nego što mikroorganizmi mogu da ih iskoriste, otpad mora da bude razgrađen.
Istraživači obrađuju PET plastiku, odbačene stabljike i lišće kukuruza i drugu biomasu postupkom poznatim kao oksidativno hidrotermalno rastvaranje.
U tom procesu koriste se voda i kiseonik pri visokoj temperaturi i pritisku kako bi se teško razgradivi materijali razložili na manje molekule koje mikroorganizmi mogu da iskoriste.
Kvasac zatim te molekule pretvara u nove komponente, uključujući proteine, masti i kiseline.
Od otpada do keksa iz 3D štampača
A onda dolazi možda i najzanimljiviji deo eksperimenta.
Sastojci koje proizvede kvasac kombinuju se sa vlaknima, skrobom i zaslađivačem, nakon čega se smeša koristi u 3D štampaču za proizvodnju keksa bogatih proteinima.
Istraživači su ih nazvali µBites („microbites“), mikrozalogaji.
Dosadašnji podaci ukazuju da su ovi proizvodi bezbedni za konzumiranje, ali istraživači još čekaju institucionalno odobrenje pre nego što sprovedu zvanična testiranja ukusa.
Za sada su učesnici mogli da ocenjuju njihov miris. Većina je navela da bi bila spremna da ih jede u situacijama kada nema dovoljno drugih izvora hrane.
Ali cilj naučnika nije samo da naprave hranu za preživljavanje. Žele da proizvod učine dovoljno privlačnim da bi ljudi zaista želeli da ga jedu.
Kvasac proizvodi i aromu vanile i beta-karoten
Istraživači zato rade i na ukusu, mirisu i nutritivnoj vrednosti proizvoda.
Džajasekara je razvila sojeve kvasca koji mogu da proizvode dodatne sastojke. Pekarski kvasac, na primer, može da stvara aromu vanile iz biljne biomase.
Druga vrsta kvasca može da koristi etilen-glikol dobijen razgradnjom PET plastike za proizvodnju beta-karotena, koji ljudski organizam može da pretvori u vitamin A.
„Koristimo mikroorganizme kako bismo ovaj keks učinili privlačnijim proizvodom za potrošače“, objašnjavaju naučnici.
Sledeći korak: da mikroorganizmi proizvedu gotovo ceo keks
Ambicije istraživača idu još dalje. Cilj je da mikroorganizmi u budućnosti proizvode što veći deo sastojaka potrebnih za µBites, uključujući skrob, vlakna i zaslađivače koji se trenutno dodaju iz drugih izvora.
Nadaju se da bi ovakvi proizvodi u narednih nekoliko godina mogli da budu spremni i za širu upotrebu.
Potencijalna primena nije ograničena samo na svemir. Ovakav način proizvodnje hrane mogao bi da bude koristan svuda gde je dopremanje velikih količina namirnica teško ili skupo, na primer u podmornicama, područjima pogođenim prirodnim katastrofama i drugim izolovanim sredinama.
A dugoročno, istraživači vide mogućnost primene i u budućim ljudskim naseljima na Mesecu ili Marsu.
Može li otpad postati deo rešenja za proizvodnju hrane?
Naučnici ovaj koncept posmatraju i u mnogo širem kontekstu, kao jedan od mogućih odgovora na rastuću potrebu za hranom i istovremeno ogromne količine otpada koje čovečanstvo proizvodi.
Prema podacima koje navode istraživači, globalna potražnja za hranom mogla bi do 2050. godine da poraste između 35 i 56 odsto.
Zato veruju da bi mikroorganizmi mogli da imaju sve značajniju ulogu u budućim sistemima proizvodnje hrane.
Ipak, put od laboratorijskog eksperimenta do hrane koja će završiti na policama prodavnica još je dug. Istraživači moraju da potvrde bezbednost, nutritivnu vrednost, ukus i mogućnost proizvodnje u većem obimu.
Ali sama ideja pokazuje koliko bi koncept „otpada“ u budućnosti mogao da se promeni: materijal koji danas bacamo možda bi jednog dana mogao da postane sirovina za proizvodnju potpuno novih namirnica.
Izvor: Science Daily
Komentari