Günümüzde hayatımızın vazgeçilmez bir parçası olan plastik, üretiminin çevresel maliyeti ve ciddi bir kirlilik kaynağı olması nedeniyle önemli sorunlara yol açmaktadır. Bu noktada, bilim insanları çevreye daha duyarlı alternatifler geliştirmek için yoğun çaba harcıyor.
Son yapılan araştırmalar, bakteriler yardımıyla üretilebilen ve piridinadikarboksilik asit (PDCA) olarak bilinen bir malzemenin, özellikle PET plastiklerin üretiminde petrole dayalı hammaddelere çevre dostu bir alternatif olabileceğini gösteriyor. PDCA, tam olarak plastik yerine geçen bir madde olmasa da, daha kolay biyolojik olarak parçalanabilen plastiklerin üretiminde kullanılan azot bazlı bir bileşendir.
Japonya'da bulunan Kobe Üniversitesi'nden bir ekip tarafından yürütülen bu yeni araştırma, PDCA üretim sürecinde iki önemli iyileştirme gerçekleştirmiş durumda. Bu iyileştirmeler sayesinde PDCA, mevcut yöntemlere kıyasla yedi kat daha yüksek verimle üretilebilmekte ve daha önceki üretim aşamalarında ortaya çıkan toksik atıklar önemli ölçüde azaltılmaktadır.
Araştırmacılar, bu zorluğun üstesinden gelmek için farklı bir yaklaşımla hücresel metabolizmadan yararlanarak, azotun bileşiğe entegre edilmesini ve malzemenin baştan sona sentezlenmesini hedeflemişler. Bu sayede, istenmeyen yan ürünler oluşmadan, azotun metabolik reaksiyonlarla bileşiğe dahil edilebildiği ve böylece hedef bileşiğin temiz ve verimli bir şekilde sentezlenebildiği kanıtlanmış.
Bu yeni üretim yönteminin temelinde, özel olarak seçilmiş enzimlerle güçlendirilmiş Escherichia coli bakterilerine glikoz verilmesi yer alıyor. Bu bakteriler, ara bileşikleri son ürüne dönüştürmek üzere tasarlanmışlar.
Ancak süreç tamamen pürüzsüz ilerlememiş. Başlangıçta revize edilmiş üretim yöntemleri yeni bir toksik yan ürün ortaya çıkarmış. Araştırmacılar, bu sorunu çözmek için pirüvat adlı ayrı bir kimyasal eklemişler. Bu adımın kendisi de ileride bazı komplikasyonlara yol açabilme potansiyeli taşıyor.
Kültür koşulları iyileştirilerek ve özellikle H2O2'yi temizleyebilen bir bileşik eklenerek bu sorun nihayet aşılabilmiş. Ancak bu eklemenin, büyük ölçekli üretim için yeni ekonomik ve lojistik zorluklar getirebileceği de belirtiliyor.
Bu malzemenin ticari ölçekte yaygınlaşması için kat edilmesi gereken hala önemli bir yol olsa da, araştırmalar dayanıklı ve biyolojik olarak parçalanabilen plastiklerin üretiminde önemli ilerlemeler kaydedildiğini gösteriyor. PDCA, biyoreaktör sistemlerinde doğal bileşenler kullanılarak üretilebilmesiyle, plastik üretiminde petrole dayalı ürünlere giderek daha uygun bir alternatif haline geliyor.
Plastik kirliliğinin çevremizi ve hatta vücutlarımızı tehdit ettiği günümüzde, biyolojik olarak parçalanabilen alternatiflerin geliştirilmesi materyal bilimcileri için acil bir hedef konumunda. Bu çalışmanın, mikrobiyal sentez yoluyla erişilebilen molekül spektrumunu genişleterek, biyolojik üretim potansiyelini daha da artırdığı düşünülüyor.
