Изследователски екип от Университета Бингхамтън, Държавен университет на Ню Йорк (SUNY), разработи новаторски процес, който превръща хранителните отпадъци в биоразградима пластмаса. Иновацията решава два основни екологични проблема: замърсяването с пластмаса и мащабното изхвърляне на хранителни отпадъци.
Публикувано в Bioresource Technology, проучването очертава рентабилен метод, който използва хранителни отпадъци, ферментирани в млечна киселина и преработени от бактерии, произвеждащи пластмаса. Проектът бе ръководен от докторанта Тианженг Лиу, с академичната подкрепа на професорите Ша Джин и Каймин Йе.
Интересът на Джин към този проблем започва през 2022 г., когато тя получава грант от щата Ню Йорк за проучване на нови начини за използване на изхвърлената или остатъчна храна.
Тя обяснява:
Можем да използваме хранителните отпадъци като ресурс, който да превърнем в много индустриални продукти, а биоразградимият полимер е само един от тях.
Нашата цел е не само да превърнем хранителните отпадъци в ценен ресурс, но и да намалим производствените разходи на този екологичен полимер.
Целта на проучването е да се разработи система за рециклиране без отпадъци, която значително намалява емисиите на парникови газове чрез превръщането на хранителните отпадъци в биоразградима пластмаса. Настоящото производство на биоразградима пластмаса е скъпо, защото зависи от рафинирани захарни субстрати и чисти микробни култури, което ограничава икономическата му жизнеспособност.
Проектът на Джин се фокусира върху елиминирането на хранителните отпадъци чрез превръщането им в устойчиви, евтини суровини, подходящи за различни сектори, включително медицинската и опаковъчната промишленост. Нейната лаборатория планира да рециклира изхвърлени храни от ресторанти, домакинства и супермаркети, като използва ферментация за производството на биоразградима пластмаса.
Екипът от Бингхамтън използва бактерии Cupriavidus necator, като ги храни с млечна киселина, ферментирана от хранителни отпадъци като източник на въглерод, и амониев сулфат като източник на азот. След това бактериите произведоха полихидроксиалканоат (PHA), биоразградима пластмаса, като начин за съхранение на енергия и въглерод.
Приблизително 90% от произведения PHA може да бъде събран и формован в опаковки и други биоразградими продукти. Пътят обаче не беше без предизвикателства. Лиу коментира:
Биопревръщането на хранителните отпадъци в органични киселини беше относително лесно. Отглеждането на бактериите, произвеждащи пластмаса, беше трудно. При всяка стъпка имах чувството, че нещо не е както очаквах.
Вдъхновение за проучването
Екипът се снабди с хранителни отпадъци от Sodexo и Binghamton University Dining Services. Джин обясни как институционалната политика е вдъхновила идеята:
Говорих с отговорника по устойчивост в университета и разбрах, че SUNY не позволява депонирането на хранителни отпадъци – такава е политиката. Всеки кампус трябва да реши проблема. В Бингхамтън столовите дават хранителните отпадъци на фермерите, за да хранят добитъка си. Помислих, че може би можем да опитаме да превърнем тези хранителни отпадъци директно в биоразградими пластмаси. В научните публикации имаше малко информация за осъществимостта на тази идея, така че решихме, че може би това е пропуската, върху която можем да работим.“
Изследователите проучиха също дали процесът може да се справи с разнообразието и несъответствията, типични за хранителните отпадъци. Резултатите им показаха, че методът остава стабилен до една седмица съхранение на отпадъците, което предлага практични ползи за индустриалното събиране. Джин добави:
Открихме, че процесът е много стабилен, стига да имаме различни видове храни, смесени в същото съотношение. Контролираме температурата и pH по време на ферментацията, а тези условия насърчават растежа на бактериите, произвеждащи органични киселини.
Остатъците от ферментационния процес в момента се преработват в органичен тор, който предлага алтернатива на синтетичните химически варианти.
В бъдеще екипът се надява да разшири процеса. Джин в момента търси допълнително финансиране или сътрудничество с партньори от индустрията, за да премине към търговско производство на биоразградими пластмаси, произведени от хранителни отпадъци.
