Cercetatorii de la Southern Illinois University Carbondale au creat recent fursecuri facute partial din molecule provenite din deseuri de plastic. Au utilizat drojdii modificate genetic pentru a transforma componente provenite din plasticul aruncat si din deseurile agricole in proteine, vitamine, grasimi, arome si alte ingrediente care, intr-o zi, ar putea contribui la producerea hranei in locuri in care resursele sunt limitate.

Poluarea cu plastic si lipsa accesului la hrana sunt doua dintre problemele cu care lumea se confrunta deja si care ar putea deveni si mai dificile in urmatoarele decenii. 

Proiectul incearca sa gaseasca o solutie pentru ambele: pe de o parte, valorifica deseurile din plastic, iar pe de alta parte, exploreaza o metoda alternativa de producere a hranei.

Cercetarea face parte dintr-un proiect coordonat de NASA, care cauta solutii pentru producerea hranei in timpul misiunilor spatiale de lunga durata, cand resursele disponibile sunt limitate si reaprovizionarea nu este posibila. Aceeasi tehnologie ar putea avea, in timp, aplicatii si pe Pamant, inclusiv in zone afectate de dezastre naturale sau in alte situatii in care accesul la alimente este dificil.

„Incercam sa dezvoltam tehnologii de reciclare a plasticului, ca sa obtinem produse mai valoroase. Ne-am gandit: de ce sa nu ne concentram pe producerea de hrana? Pentru ca plasticul este carbon, iar hrana este tot carbon”, explica profesorul asociat Lahiru Jayakody, coordonatorul cercetarii.

Prototipul creat de echipa de cercetatori este un fursec bogat in proteine, numit µBites, pronuntat „microbites”. Cercetatorii nu pun plastic in aluat si nici nu folosesc direct materialul plastic ca ingredient alimentar. Mai intai, deseurile sunt descompuse in molecule mai mici, pe care le pot utiliza microorganismele. Apoi, drojdiile modificate genetic transforma aceste molecule in compusi care pot fi folositi pentru obtinerea unor ingrediente alimentare.

Una dintre tintele cercetarii este polietilena tereftalata, cunoscuta sub abrevierea PET, materialul din care sunt fabricate multe dintre sticlele pentru apa si bauturi racoritoare. PET-ul contine molecule bogate in carbon, care pot fi descompuse si valorificate.

In loc sa refaca aceste transformari exclusiv prin reactii chimice si cu ajutorul solventilor de laborator, cercetatorii lasa o parte importanta a procesului in seama microorganismelor. 

„Microbii sunt foarte destepti. Asa ca folosim trasaturile lor ca sa rezolvam problemele pe care noi insine le-am creat”, a adaugat Jayakody.

Oamenii de stiinta folosesc deja microorganismele, inclusiv drojdiile, ca pe niste mici „fabrici” biologice capabile sa produca molecule utile. Insulina, de exemplu, poate fi obtinuta cu ajutorul unor microorganisme modificate genetic, fara sa mai fie necesara extragerea ei din tesuturi animale.

Jayakody si studenta la master Sandhya Jayasekara au aplicat acelasi principiu in cazul deseurilor din plastic si al biomasei vegetale. Cei doi au modificat mai multe tipuri de drojdii, printre care si drojdia de panificatie, pentru ca acestea sa poata transforma molecule provenite din deseurile de plastic si din resturile agricole in proteine, vitamine, arome si alte componente care pot fi folosite in alimente.

Inainte ca drojdiile sa poata interveni, materialele rezistente precum plasticul sau resturile vegetale trebuie descompuse in forme pe care microorganismele le pot utiliza.

Cercetatorii au procesat PET, tulpini si frunze de porumb aruncate, precum si alte tipuri de biomasa, folosind o tehnica proprie numita dizolutie hidrotermala oxidativa. 

Metoda, dezvoltata de profesorul de geologie Ken Anderson, de la aceeasi universitate, foloseste apa si oxigen la temperaturi si presiuni ridicate pentru a descompune materialele rezistente in particule suficient de mici pentru a putea fi consumate de microorganisme.

Compusii rezultati sunt apoi folositi de drojdiile modificate genetic, care ii transforma in substante precum proteine, grasimi si acizi.

In etapa actuala a cercetarii, echipa adauga si fibre, amidon si un indulcitor, dupa care amestecul este trecut printr-o imprimanta 3D pentru a obtine fursecurile µBites.

Cercetatorii sustin ca datele obtinute pana acum indica faptul ca fursecurile sunt sigure pentru consum, insa nu a fost obtinuta inca aprobarea necesara pentru ca acestea sa fie gustate in cadrul studiului. Deocamdata, participantii au evaluat doar aroma produsului, iar majoritatea au spus ca ar fi dispusi sa manance aceste fursecuri intr-o situatie in care resursele alimentare ar fi limitate.

Rezumatul proiectului precizeaza ca produsul obtinut este, din punct de vedere al compozitiei, un aliment, insa nimeni nu l-a consumat efectiv pana acum. Momentan, µBites ramane un prototip de cercetare, in ciuda faptului ca are aroma de vanilie si este colorat cu beta-caroten.

In etapele urmatoare, cercetatorii vor ca microorganismele sa produca o parte cat mai mare din ingredientele de baza ale fursecului, inclusiv amidonul, fibrele si indulcitorul, care in prezent sunt adaugate separat.

Jayakody spera ca produsul µBites ar putea ajunge sa fie consumat de public in urmatorii ani, daca cercetarea va trece de etapele necesare pentru evaluarea si aprobarea sa.

Miza proiectului depaseste insa ideea unui fursec neobisnuit. O tehnologie capabila sa transforme deseurile in ingrediente alimentare ar putea fi folosita in locuri de pe Pamant unde resursele sunt limitate, dar si in medii extreme, precum submarinele sau, in viitor, eventualele baze de pe Luna ori Marte.

„Cererea globala de hrana este estimata sa creasca intre 35% si 56% pana in anul 2050, iar aproximativ 30% din populatia lumii va fi expusa riscului de foamete in viitor. Cred ca solutia pentru aceasta problema este folosirea microbilor”, a conchis Jayakody.

Fursecul µBites nu a fost copt, ci realizat cu ajutorul unei imprimante 3D. In procesul de productie nu a fost folosit plastic PET in forma sa initiala. Cercetatorii au folosit compusii pe baza de carbon rezultati dupa prelucrarea plasticului, pe care microorganismele i-au transformat ulterior in substante nutritive si alte componente folosite la obtinerea prototipului.

Momentan, produsul nu va fi comercializat, iar experimentul face parte din proiectul NASA Deep Space Food Challenge, initiativa dedicata gasirii unor metode noi de producere a hranei pentru misiunile spatiale de lunga durata.