ARAŞTRIMACILAR, GIDA ATIKLARINI BİYOLOJİK OLARAK PARÇALANABİLİR PLASTİĞE DÖNÜŞTÜRMEK İÇİN BİR SÜREÇ GELİŞTİRDİLER
Yeni İşlemde Bakteri Kullanılıyor
New York Eyalet Üniversitesi ve Binghamton Üniversitesi'nden bir ekip bu fikir üzerinde öncü bir araştırma yürütüyor ve yakın zamanda Bioresource Technology dergisinde, süreci ölçeklendirmekle ilgilenen her şirket için temel bulgular sunan bir makale yayımladılar.
Bu sonbaharda doktora derecesini alacak olan Tianzheng Liu, projeyi Binghamton Üniversitesi Thomas J. Watson Mühendislik ve Uygulamalı Bilimler Fakültesi Biyomedikal Mühendisliği Bölümü'nden Profesör Sha Jin ve SUNY Seçkin Profesörü ve Bölüm Başkanı Kaiming Ye'nin öğretim üyesi desteğiyle yürüttü.
Binghamton doktora öğrencisi Tianzheng Liu (solda) ve Biyomedikal Mühendisliği Bölümü Profesörü Sha Jin, gıda atıklarını biyolojik olarak parçalanabilir plastiğe dönüştürme yöntemini geliştirdiler.
Jin, "Bioresource Technology yüksek kaliteli bir dergi, bu nedenle hızlı bir şekilde yayınlanması bu araştırmanın önemini gösteriyor," dedi. "İncelemeciler, 'makalenin önemli bilimsel değer, yenilik ve çevresel açıdan önemli olduğunu' belirtti."
Jin, gıda atıklarıyla ilk olarak 2022 yılında New York eyaletinden konuyu araştırmak için bir hibe aldığında ilgilenmeye başladı. "Gıda atıklarını birçok endüstriyel ürüne dönüştürebileceğimiz bir kaynak olarak kullanabiliriz ve biyolojik olarak parçalanabilir polimer bunlardan sadece biri," dedi. "Sadece gıda atıklarını değerlendirmeyi değil, aynı zamanda bu çevre dostu polimerin üretim maliyetini de düşürmeyi hedefliyoruz. Ayrıca biyoyakıt ve biyokimyasallar üretmek gibi farklı seçenekler de mevcut."
Mevcut biyolojik olarak parçalanabilir plastik üretimi, rafine şeker substratlarına ve saf mikroorganizma kültürlerine dayandığı için maliyetli olabilir. Bu araştırma kapsamında Binghamton ekibi, Cupriavidus necator bakterilerini gıda atıklarından fermente edilmiş laktik asit (gerekli bir karbon kaynağı görevi görür) ve ek amonyum sülfat (azot kaynağı olarak) ile besledi.
Bakteriler, karbon ve enerji depolamak için polihidroksialkanoat (PHA) plastiği sentezler. Bakterilerin ürettiği PHA'nın yaklaşık %90'ı hasat edilip biyolojik olarak parçalanabilir ambalajlara ve diğer ürünlere dönüştürülebilir.
Liu, bu projeye katılmadan önce biyomedikal deneyiminin kök hücre araştırmalarına odaklandığını, dolayısıyla başarı için doğru unsurları doğru oranlarda bulmanın "zorluklarla dolu" olduğunu kanıtladı.
"Yiyecek atıklarının organik asitlere biyolojik dönüşümü nispeten kolaydı. Plastik üreten bakterilerin yetiştirilmesi zordu, çünkü başlangıçta biyopolimer üretmek için bakteri fermantasyonu konusunda deneyimim yoktu," dedi. "Her hareketimde, beklediğim gibi olmayan bir şey olduğunu hissediyordum."
Jin, deneylerde kullanılan yemek atıklarını sağlayan Sodexo ve Binghamton Üniversitesi Yemek Hizmetleri'ne minnettar.
"Üniversitedeki sürdürülebilirlik görevlisiyle görüştüm ve SUNY'nin çöp sahalarında gıda atığına izin vermediğini öğrendim; politika bu," dedi. "Her kampüsün bu sorunu çözmesi bekleniyor. Binghamton'daki yemekhaneler, israf edilen gıdaları çiftçilere hayvanlarını beslemeleri için veriyor. Belki de bu gıda atıklarını doğrudan biyolojik olarak parçalanabilir plastiklere dönüştürmeyi deneyebiliriz diye düşündüm. Bu fikrin uygulanabilirliği hakkında araştırma yayınlarında çok az bilgi vardı, bu yüzden belki de üzerinde çalışabileceğimiz boşluğun bu olduğunu düşündük."
Binghamton ekibi, gıdadan plastiğe dönüşüm süreci için kritik öneme sahip birkaç soruyu yanıtladı. Örneğin, gıda atıkları biyolojik dönüşüm sürecine herhangi bir olumsuz etki etmeden en az bir hafta saklanabilir ve bu da endüstriyel ölçekte toplama esnekliği sunar. Ekip ayrıca, biyolojik dönüşümün belirli bir gıda türüne bağlı olup olmadığını ve bir toplama merkezinin alacağı farklı atık türleriyle nasıl başa çıkılacağını da belirledi.
Jin, "Farklı türde yiyecekleri aynı oranda karıştırdığımız sürece sürecin çok sağlam olduğunu keşfettik," dedi. "Fermantasyon sırasında sıcaklığı ve pH değerini kontrol ediyoruz ve bu koşullar organik asit üreten bakterilerin büyümesini teşvik ediyor."
Hatta fermantasyon sürecinden kalan katı kalıntı için bile planları var. Macun gibi görünen bu kalıntıyı, standart kimyasal karışıma daha iyi bir alternatif olarak organik gübreye dönüştürüyorlar.
Jin, bir sonraki adımda, plastik üretiminin artmasıyla birlikte sürecin beklendiği gibi performans göstermeye devam etmesini sağlamak için süreci ölçeklendirmek istiyor. Bu, daha fazla hibe fonu aramak veya endüstriyel bir ortakla iş birliği yapmak anlamına geliyor.
