Plastiko tarša jau seniai kelia didžiulį pavojų aplinkai, o mokslininkai visame pasaulyje intensyviai ieško tvarių, ekologiškų alternatyvų. Vienas iš pažangiausių šios srities tyrimų dabar vyksta JAV, Hiustono universiteto mokslininkai pristatė naują technologiją, leidžiančią iš bakterinės celiuliozės gaminti itin tvirtą ir daugiafunkcę medžiagą.
Ji gali tapti realiu plastiko pakaitalu kasdienėse reikmėse. Pasak projekto vadovo, mechanikos ir aerokosmoso inžinerijos docento Maksudo Rahmano, pagrindinė inovacijos sudedamoji dalis yra bakterinė celiuliozė.
Tai aplinkoje natūraliai atsirandantis biopolimeras, kuris yra biologiškai suyrantis, gausus ir suderinamas su gyvaisiais audiniais. Iš jo galima kurti įvairius produktus, pradedant vienkartiniais vandens buteliais ar maisto pakuotėmis ir baigiant žaizdų tvarsčiais bei tekstilės medžiagomis.
Naujasis metodas yra paprastas, bet galingas
Tyrėjų komanda sukūrė inovatyvią, vieno žingsnio biosintezės metodiką, kuri leidžia pagaminti stiprius, elastingus, lankstomus ir optiškai skaidrius bakterinės celiuliozės lakštus. Šios savybės suteikia medžiagai ypatingą universalumą, ji gali būti naudojama tiek struktūriniams sprendimams, tiek šilumos izoliacijai ar net ekologiškai elektronikai.
Siekiant dar labiau pagerinti mechanines savybes, bakterinės kultūros buvo auginamos skystyje, praturtintame boraznitrido nanodalelėmis. Taip buvo gauti hibridiniai bakterinės celiuliozės lakštai, kurių tempimo stipris siekia iki 553 megapaskalių, o šilumos išsklaidymo greitis yra tris kartus didesnis nei standartinių pavyzdžių.
Kryptingas bakterijų judėjimas, tai svarbus žingsnis link organizuotos struktūros
Viena svarbiausių šios technologijos naujovių, specialiai sukurtas cilindrinis inkubatorius, kuriame bakterijos auginamos nuolat sukant jį apie centrinę ašį. Dėl sukelto kryptingo skysčio judėjimo bakterijos juda tvarkinga kryptimi, todėl jų gaminamas celiuliozės tinklas tampa tolygesnis ir tvirtesnis.
Pasak Rahmano, tokia sistema leidžia ne tik pagerinti nanofibrilių orientaciją, bet ir valdyti pačią bakterijų elgseną. Tai yra tarsi vadovavimas mikroorganizmams, vietoje atsitiktinio judėjimo jiems suteikiama kryptis ir tikslas, o tai leidžia formuoti pageidaujamas struktūras jau pačioje biosintezės stadijoje.
Daugiafunkcė medžiaga yra pritaikoma įvairiose srityse
Naujai sukurta medžiaga pasižymi savybėmis, kurios atveria plačias galimybes jos pritaikymui. Ji gali būti naudojama ne tik kaip pakuočių ar plastikinių indų pakaitalas, bet ir tekstilės gamyboje, šilumos valdymo sistemose, struktūrinėse medžiagose ar net žaliavose žaliajai elektronikai ir energijos saugojimui.
Pasak tyrimo vadovo, svarbiausia tai, kad šis metodas yra paprastas, lengvai išplečiamas ir neteršiantis aplinkos. Tai leidžia tikėtis, kad artimiausioje ateityje tokie sprendimai taps prieinami masinei gamybai, o jų diegimas padės mažinti priklausomybę nuo plastiko.
Tarpdisciplininė mokslo sėkmė
Šis tyrimas yra puikus pavyzdys, kaip medžiagų mokslas, biologija ir nanoinžinerija gali susijungti į vieną tvarią ir prasmingą kryptį. Projekto įgyvendinime dalyvavo ir kiti tyrėjai, pirmasis straipsnio autorius doktorantas M.A.S.R. Saadi bei biologinių technologijų specialistas dr. Shyamas Bhakta. Kartu jiems pavyko sukurti medžiagą, kuri turi potencialo pakeisti kai kuriuos iš dažniausiai naudojamų plastikinių produktų.
Augant ekologiniam sąmoningumui ir didėjant poreikiui rasti alternatyvų kenksmingiems plastiko gaminiams, tokių biotechnologinių sprendimų svarba tik didės. Bakterinė celiuliozė, sustiprinta nanodalelėmis, gali tapti vienu iš kertinių žingsnių link tvaresnės ateities. Tai aiškus pavyzdys, kad pažangus mokslas ir gamtos ištekliai gali dirbti išvien, siekiant švaresnės ir saugesnės aplinkos mums visiems.
