Σύνταξη – επιμέλεια: Στέλιος Βασιλούδης – zougla.gr
Το 2019, μια υπηρεσία του Υπουργείου Άμυνας των ΗΠΑ δημοσίευσε μια πρόσκληση για ερευνητικά έργα, με στόχο να βοηθήσει τον στρατό να αντιμετωπίσει την άφθονη ποσότητα πλαστικών απορριμμάτων που δημιουργείται όταν τα στρατεύματα στέλνονται σε απομακρυσμένες τοποθεσίες ή ζώνες καταστροφής. Ο οργανισμός ήθελε ένα σύστημα που θα μπορούσε να μετατρέπει τα περιτυλίγματα τροφίμων και τα μπουκάλια νερού, μεταξύ άλλων, σε χρήσιμα προϊόντα, όπως καύσιμα και σιτηρέσια. Το σύστημα θα έπρεπε να είναι αρκετά μικρό ώστε να χωράει σε ένα τζιπ και να μπορεί να λειτουργεί με λίγη ενέργεια. Χρειαζόταν επίσης να αξιοποιήσει τη δύναμη των μικροβίων που τρώνε πλαστικά.
«Όταν ξεκινήσαμε αυτό το έργο πριν από τέσσερα χρόνια, οι ιδέες υπήρχαν. Θεωρητικά, ήταν λογικό», λέει ο Stephen Techtmann, μικροβιολόγος στο Τεχνολογικό Πανεπιστήμιο του Μίσιγκαν, ο οποίος ηγείται μιας από τις ερευνητικές ομάδες που λαμβάνουν χρηματοδότηση. Ωστόσο στην αρχή, η προσπάθεια «φαινόταν πολύ περισσότερο ως επιστημονική φαντασία παρά κάτι που θα μπορούσε να λειτουργήσει».
Αυτή η αβεβαιότητα ήταν το κλειδί. Το Defense Advanced Research Projects Agency, ή DARPA, υποστηρίζει έργα υψηλού ρίσκου και υψηλής ανταμοιβής. Αυτό σημαίνει ότι υπάρχει μια σοβαρή πιθανότητα οποιαδήποτε ατομική προσπάθεια να καταλήξει σε αποτυχία. Όμως όταν ένα πρότζεκτ επιτύχει, έχει τη δυνατότητα να είναι μια πραγματική επιστημονική ανακάλυψη. «Ο στόχος μας είναι να απομακρύνουμε την αμφιβολία και τη δυσπιστία, λέει ο Leonard Tender, διευθυντής προγράμματος στη DARPA που επιβλέπει τα έργα πλαστικών απορριμμάτων.
Τα προβλήματα με την παραγωγή και την απόρριψη πλαστικών είναι γνωστά. Σύμφωνα με το Περιβαλλοντικό Πρόγραμμα των Ηνωμένων Εθνών, ο κόσμος δημιουργεί περισσότερους από 440 εκατομμύρια τόνους πλαστικού, ετησίως. Μεγάλο μέρος καταλήγει σε χωματερές ή στον ωκεανό, όπου τα μικροπλαστικά, τα πλαστικά σφαιρίδια και οι πλαστικές σακούλες αποτελούν απειλή για την άγρια ζωή. Πολλές κυβερνήσεις και ειδικοί συμφωνούν ότι η επίλυση του προβλήματος θα απαιτήσει μείωση της παραγωγής και ορισμένες χώρες και πολιτείες των ΗΠΑ έχουν θεσπίσει επιπλέον πολιτικές για την ενθάρρυνση της ανακύκλωσης.
Για πολλά χρόνια, οι επιστήμονες πειραματίζονται επίσης με διάφορα είδη βακτηρίων που τρώνε πλαστικά. Όμως η DARPA ακολουθεί μια ελαφρώς διαφορετική προσέγγιση αναζητώντας μια συμπαγή και φορητή λύση που χρησιμοποιεί πλαστικό για να δημιουργήσει κάτι εντελώς άλλο: τροφή για τον άνθρωπο.
«Ο στόχος», σπεύδει να προσθέσει ο Techtmann, «δεν είναι να ταΐσει τους ανθρώπους πλαστικό. Μάλλον, η ελπίδα είναι ότι τα μικρόβια που καταβροχθίζουν το πλαστικό στο σύστημα θα αποδειχθούν κατάλληλα για ανθρώπινη κατανάλωση». Ο Techtmann πιστεύει ότι αν και το μεγαλύτερο μέρος του έργου θα είναι έτοιμο σε ένα ή δύο χρόνια, αυτό το βήμα παραγωγής τροφίμων θα μπορούσε να διαρκέσει περισσότερο. Η ομάδα του αυτή τη στιγμή κάνει δοκιμές τοξικότητας και στη συνέχεια θα υποβάλει τα αποτελέσματα στην Υπηρεσία Τροφίμων και Φαρμάκων (FDA) για επανεξέταση. Ακόμα κι αν όλα πάνε ομαλά, μια πρόσθετη πρόκληση παραμένει. «Υπάρχει ένας παράγοντας αποστροφής», λέει ο Techtmann, «που νομίζω ότι θα πρέπει να ξεπεραστεί».
Ο στρατός δεν είναι η μόνη οντότητα που εργάζεται για να μετατρέψει τα μικρόβια σε διατροφή. Από την Κορέα έως τη Φινλανδία, ένας αριθμός ερευνητών, καθώς και ορισμένες εταιρείες, διερευνούν εάν οι μικροοργανισμοί θα μπορούσαν κάποια μέρα να βοηθήσουν στη διατροφή του αυξανόμενου πληθυσμού του κόσμου.
Σύμφωνα με τον Tender, η πρόσκληση υποβολής προτάσεων της DARPA είχε ως στόχο την επίλυση δύο προβλημάτων ταυτόχρονα. Πρώτον, ο οργανισμός ήλπιζε να μειώσει αυτό που αποκαλεί ευπάθεια εφοδιαστικής αλυσίδας: Κατά τη διάρκεια του πολέμου, ο στρατός χρειάζεται να μεταφέρει προμήθειες σε στρατεύματα σε απομακρυσμένες τοποθεσίες, γεγονός που δημιουργεί κίνδυνο για την ασφάλεια των ατόμων στο όχημα. Επιπλέον, υπήρχε κίνητρο να σταματήσει η χρήση επικίνδυνων λάκκων καύσης για την αντιμετώπιση των πλαστικών απορριμμάτων. «Η υπεύθυνη απομάκρυνση αυτών των απορριμμάτων από αυτές τις τοποθεσίες είναι τεράστια ώθηση», λέει ο Tender.
Το σύστημα Michigan Tech ξεκινά με έναν μηχανικό τεμαχιστή, ο οποίος μειώνει το πλαστικό σε μικρά θραύσματα που στη συνέχεια μετακινούνται σε έναν αντιδραστήρα, όπου μουλιάζουν σε υδροξείδιο του αμμωνίου υπό υψηλή θερμοκρασία. Ορισμένα πλαστικά, όπως το τερεφθαλικό πολυαιθυλένιο (PET), το οποίο χρησιμοποιείται συνήθως για την κατασκευή μπουκαλιών νερού μιας χρήσης, διασπώνται σε αυτό το σημείο. Άλλα πλαστικά που χρησιμοποιούνται σε συσκευασίες στρατιωτικών τροφίμων – δηλαδή το πολυαιθυλένιο και το πολυπροπυλένιο – μεταφέρονται σε έναν άλλο αντιδραστήρα, όπου υπόκεινται σε πολύ υψηλότερη θερμοκρασίες επί απουσίας οξυγόνου.
Κάτω από αυτές τις συνθήκες, το πολυαιθυλένιο και το πολυπροπυλένιο μετατρέπονται σε ενώσεις που μπορούν να ανακυκλωθούν σε καύσιμα και λιπαντικά. Ο David Shonnard, χημικός μηχανικός στο Michigan Tech που επέβλεψε αυτό το στοιχείο του έργου, έχει αναπτύξει μια start-up εταιρεία που ονομάζεται Resurgent Innovation για να εμπορευματοποιήσει μέρος της τεχνολογίας. «Άλλα μέλη της ερευνητικής ομάδας», λέει ο Shonnard, «επιδιώκουν πρόσθετες πατέντες που σχετίζονται με άλλα μέρη του συστήματος».
Αφού το PET διασπαστεί σε υδροξείδιο του αμμωνίου, το υγρό μεταφέρεται σε άλλο αντιδραστήρα, όπου καταναλώνεται από μικρόβια. Ο Techtmann αρχικά σκέφτηκε ότι θα έπρεπε να πάει σε ένα εξαιρετικά μολυσμένο περιβάλλον για να βρει βακτήρια ικανά να διασπάσουν το αποδομημένο πλαστικό – αλλά όπως αποδείχθηκε, τα βακτήρια από τους σωρούς κομποστοποίησης λειτούργησαν πολύ καλά. «Αυτό μπορεί να οφείλεται στο ότι τα συστατικά του αποδομημένου πλαστικού φαίνονται να μοιάζουν με συστατικά φυτικού υλικού που αποσυντίθεται», λέει. «Έτσι, τα βακτήρια που διαφορετικά θα έτρωγαν φυτά μπορούν να αντλήσουν την ενέργειά τους από το πλαστικό», προσθέτει. «Αφού τα βακτήρια καταναλώσουν το πλαστικό, στη συνέχεια αποξηραίνονται σε μια σκόνη που μυρίζει λίγο σαν διατροφική μαγιά και έχει ισορροπία λιπών, υδατανθράκων και πρωτεϊνών», καταλήγει ο Techtmann.
Η έρευνα για βρώσιμους μικροοργανισμούς ξεκίνησε πριν από τουλάχιστον 60 χρόνια, αλλά το σύνολο των μέχρι τώρα αποδεικτικών στοιχείων είναι αναμφισβήτητα μικρό. Μια ανασκόπηση υπολόγισε ότι από το 1961, κατά μέσο όρο δημοσιεύονται επτά εργασίες κάθε χρόνο. Ωστόσο, οι ερευνητές στο πεδίο λένε ότι υπάρχουν καλοί λόγοι για τους οποίους τα μικρόβια θα πρέπει να θεωρούνται ικανοποιητική πηγή τροφής. Μεταξύ άλλων, είναι πλούσια σε πρωτεΐνη, έγραψε στο περιοδικό Undark ο Sang Yup Lee, ειδικός βιολογικής μηχανικής και ανώτερος αντιπρόεδρος για την έρευνα στο Korea Advanced Institute of Science and Technology. Ο Lee και άλλοι έχουν σημειώσει ότι η καλλιέργεια μικροβίων απαιτεί λιγότερη γη και νερό από τη συμβατική γεωργία. Ως εκ τούτου, μπορεί να αποδειχθούν μια πιο βιώσιμη πηγή διατροφής, ιδιαίτερα καθώς αυξάνεται ο ανθρώπινος πληθυσμός.
Ο Lee εκλήθη να σχολιάσει εργασία που περιγράφει το μικροβιακό τμήμα του έργου Michigan Tech και είπε ότι τα σχέδια της ομάδας είναι εφικτά. Ωστόσο, επεσήμανε μια σημαντική πρόκληση: Προς το παρόν, μόνο ορισμένοι μικροοργανισμοί θεωρούνται ασφαλείς για κατανάλωση, δηλαδή «αυτοί που τρώμε μέσω τροφίμων και ποτών που έχουν υποστεί ζύμωση, όπως βακτήρια γαλακτικού οξέος, βάκιλοι και μερικές ζύμες». Όμως αυτά δεν αποσυνθέτουν τα πλαστικά.
Πριν από τη χρήση των μικροβίων που τρώνε πλαστικά, ως τροφή για τον άνθρωπο, η ερευνητική ομάδα θα υποβάλει στοιχεία στους ρυθμιστές που θα δείχνουν ότι η ουσία είναι ασφαλής. Ο Joshua Pearce, ηλεκτρολόγος μηχανικός στο Western University στο Οντάριο, πραγματοποίησε τον αρχικό τοξικολογικό έλεγχο, διασπώντας τα μικρόβια σε μικρότερα κομμάτια, τα οποία στη συνέχεια συνέκριναν με γνωστές τοξίνες.
«Είμαστε βέβαιοι ότι δεν υπάρχει τίποτα κακό εκεί μέσα», λέει ο Pearce. Προσθέτει ότι τα μικρόβια έχουν επίσης τροφοδοτηθεί με παράσιτα C. elegans, χωρίς εμφανείς αρνητικές επιπτώσεις και η ομάδα εξετάζει πώς αντιδρούν τα ποντίκια όταν καταναλώνουν τα μικρόβια μακροπρόθεσμα. Εάν ανταποκριθούν καλά, τότε το επόμενο βήμα θα ήταν να υποβάλουν τα δεδομένα στο FDA για έλεγχο.
Τουλάχιστον πέντε – έξι εταιρείες βρίσκονται σε διάφορα στάδια εμπορευματοποίησης νέων ποικιλιών βρώσιμων μικροβίων. Μια φινλανδική start-up, η Solar Foods, για παράδειγμα, πήρε ένα βακτήριο που βρίσκεται στη φύση και δημιούργησε ένα προϊόν σκόνης με μουσταρδί – καφέ απόχρωση που έχει εγκριθεί για χρήση στη Σιγκαπούρη. Η Laura Sinisalo, ανώτερο στέλεχος της start-up είπε ότι η εταιρεία έχει υποβάλει αίτηση για έγκριση στην Ευρωπαϊκή Ένωση και στο Ηνωμένο Βασίλειο, καθώς και στις Ηνωμένες Πολιτείες, όπου ελπίζει να εισέλθει στην αγορά μέχρι το τέλος του τρέχοντος έτους.
«Ακόμα κι αν τα μικρόβια που τρώνε πλαστικά αποδειχθούν ασφαλή για ανθρώπινη κατανάλωση», λέει ο Techtmann, «το κοινό μπορεί να εξακολουθήσει να αμφισβητεί την προοπτική να φάει κάτι που τρέφεται με πλαστικά απόβλητα. Για αυτόν τον λόγο, αυτή η συγκεκριμένη ομάδα μικροβίων μπορεί να αποδειχθεί πιο χρήσιμη σε απομακρυσμένες στρατιωτικές βάσεις ή κατά τη διάρκεια αποστολών ανακούφισης από καταστροφές, όπου θα μπορούσε να καταναλωθεί βραχυπρόθεσμα, για να βοηθήσει τους ανθρώπους να επιβιώσουν», προσθέτει.
«Πιστεύω ότι τώρα υπάρχει κάπως λιγότερη ανησυχία σχετικά με τον παράγοντα αποστροφής», ολοκληρώνει ο Techtmann.