Cercetătorii transformă deșeurile alimentare în plastic și îngrășământ – o dublă victorie pentru Pământ!

În laboratoarele Universității Binghamton, o revoluție tăcută prinde contur. O echipă de cercetători a dezvoltat un proces care ar putea schimba radical modul în care privim risipa alimentară și poluarea cu plastic. Arma lor secretă? Bacterii capabile să transforme resturile alimentare în plastic biodegradabil.

Amploarea problemei este uluitoare. În fiecare an, Statele Unite irosesc între 30 și 40% din producția totală de alimente – adică miliarde de tone care sfârșesc la groapa de gunoi. În Franța, risipa alimentară se ridică la aproximativ 9,4 milioane de tone pe an, din care aproape 4 milioane sunt încă comestibile. Aceasta înseamnă între 20 și 25% din producția totală de alimente a țării. Odată ajunse la gropile de gunoi, aceste munți de resturi organice se descompun și emit metan și dioxid de carbon – gaze cu efect de seră extrem de puternice.

În același timp, dependența noastră de plasticul convențional generează o altă criză ecologică. Microplasticele invadează oceanele, solurile și chiar organismele noastre, producând o poluare invizibilă, dar omniprezentă, ce amenință echilibrul ecosistemelor. În fața acestei duble provocări, echipa condusă de Tianzheng Liu, doctorand în cercetarea celulelor stem, a conceput o idee ingenioasă: dacă cele două probleme s-ar putea anula reciproc?

Cheia acestei inovații stă în exploatarea unor microorganisme cu abilități excepționale. Cercetătorii au ales o specie bacteriană specifică – Cupriavidus necator – cunoscută pentru capacitatea sa de a sintetiza biopolimeri. Atunci când este hrănită cu deșeuri alimentare fermentate, această bacterie devine o adevărată fabrică microscopică. Procesul începe cu fermentarea resturilor alimentare, care produce acid lactic – o sursă de carbon pentru bacterii. Amestecul este îmbogățit cu sulfat de amoniu pentru aportul de azot, rezultând un mediu perfect pentru bacterii.

Pe măsură ce se dezvoltă, bacteriile produc și stochează un bioplastic numit polihidroxialcanoat (PHA) în celulele lor. Eficiența sistemului este remarcabilă: aproximativ 90% din PHA-ul produs poate fi extras și transformat în ambalaje biodegradabile sau alte produse din plastic ecologic. Spre deosebire de plasticul tradițional, acest material se degradează natural în mediu, eliminând riscul poluării pe termen lung.

Unul dintre cele mai impresionante aspecte ale descoperirii este aplicabilitatea sa practică. Testele au arătat că procesul este tolerant la variații: deșeurile alimentare pot fi păstrate până la o săptămână fără să afecteze randamentul final – un avantaj important pentru implementarea industrială. Mai mult, tipul de alimente folosite nu este relevant. Fie că e vorba de resturi vegetale, carne sau produse amidonoase, sistemul funcționează eficient, atâta timp cât proporțiile din amestec sunt bine echilibrate. Această versatilitate îl face ideal pentru tratarea deșeurilor eterogene din restaurante și cantine.

În plus, cercetătorii au descoperit un beneficiu secundar: pasta rămasă după fermentație are un potențial promițător ca îngrășământ organic. Acest tip de recuperare completă ilustrează perfect principiile economiei circulare – nimic nu se pierde, totul se transformă.

Tianzheng Liu recunoaște că drumul nu a fost lipsit de provocări. Specialist în celule stem, el a trebuit să învețe din mers tehnici de fermentare bacteriană. „La fiecare pas, simțeam că lucrurile nu merg cum mă așteptam”, mărturisește el. Însă perseverența a dat roade. Echipa a reușit nu doar să optimizeze producția de PHA, ci și să găsească soluții la dificultăți practice, precum stocarea deșeurilor sau standardizarea procesului, în ciuda variabilității naturale a ingredientelor.

Inspirația pentru acest proiect, publicat în Bioresource Technology, a venit dintr-o constrângere legislativă: statul New York interzice depozitarea deșeurilor alimentare în gropile de gunoi, obligând campusurile universitare să caute alternative. La Binghamton, cantinele donau tradițional resturile fermierilor locali, pentru hrănirea animalelor. Însă Sha Jin, profesoara coordonatoare a proiectului, a văzut în această situație o oportunitate: „Am putea transforma aceste deșeuri direct în plastic biodegradabil”, și-a spus ea.

Această viziune ar putea revoluționa gestionarea deșeurilor la scară industrială. Echipa se pregătește acum să treacă la nivelul următor, căutând parteneri industriali și finanțare pentru dezvoltarea unor instalații pilot. Dacă tehnologia se dovedește viabilă pe scară largă, am putea transforma risipa alimentară în resursa-cheie a viitorului, într-o simbioză fericită între ecologie și economie.

Știință&Tehnică

Revista “Ştiinţă şi Tehnică“, cea mai cunoscută şi longevivă publicaţie de popularizare a ştiintelor din România