المقدمة

في الشهر الماضي، خطا العلماء خطوة هامة نحو حل أزمة النفايات البلاستيكية العالمية . فقد اكتشفوا إنزيم TPADO، وهو حل طبيعي لمشكلة البلاستيك التي نعاني منها جميعاً. يكمن الحل في إنزيم قادر على تحليل مادة التيريفثالات (TPA)، وهي إحدى المكونات الأساسية لبلاستيك البولي إيثيلين تيريفثالات (PET). نستخدم PET في صناعة ملابسنا وسجادنا وزجاجات المياه ذات الاستخدام الواحد.

قادت البروفيسورة جين دوبوا من جامعة ولاية مونتانا والبروفيسور جون ماكجيهان من جامعة بورتسموث هذا البحث. لا نستخدم مادة TPA في أي مكان آخر غير البولي إيثيلين تيريفثالات (PET). معظم البكتيريا لا تستطيع حتى التعرّف على مادة TPA. مع ذلك، أثبت فريق بورتسموث أن إنزيمًا من البكتيريا التي تستهلك البولي إيثيلين تيريفثالات يتعرّف بسهولة على مادة TPA. ثم أظهر فريق البحث من جامعة ولاية مونتانا أن هذا الإنزيم، الذي أطلقوا عليه اسم TPADO، قادر على تحليل مادة TPA بكفاءة مذهلة.

ويأمل العلماء أن يساعد عملهم المتميز في التخلص الآمن من 400 مليون طن من البلاستيك المنتج كل عام. ويأملون أيضًا أن يفتح عملهم الرائد أبوابًا جديدة لاكتشاف وتحسين الإنزيمات مثل TPADO. سيساعد عملهم الحكومات والمنظمات بشكل كبير على معالجة التلوث البلاستيكي. يمكن للإنزيمات إنشاء أنظمة بيولوجية تحول النفايات البلاستيكية إلى منتجات مفيدة.

يقول البروفيسور ماكجيهان إن السنوات القليلة الماضية شهدت تقدمًا هائلاً في هندسة الإنزيمات التي تقوم بتفكيك بلاستيك PET إلى كتلها الهيكلية الأساسية. ومع ذلك، فإن عملهم يذهب إلى أبعد من ذلك. لقد أظهروا كيف يمكن للإنزيمات أن تحلل تلك الكتل الهيكلية الأساسية إلى جزيئات أبسط لأول مرة. ويمكن للبكتيريا بعد ذلك استخدام هذه الجزيئات وتوليد مواد طبيعية ومواد كيميائية، وتحول النفايات البلاستيكية إلى منتجات أساسية وقيمة.

تقوم الإنزيمات بتفكيك النفايات البلاستيكية في غضون أيام قليلة. يستغرق البلاستيك عادة حوالي 450-500 سنة ليتحلل.

كان البحث الذي أدى إلى اكتشاف TPADO جزءًا من التعاون الدولي بين المملكة المتحدة والولايات المتحدة. جمع هذا العمل باحثين من مجالات علمية مختلفة للمساعدة في حل مشكلتنا الجماعية كبشر: النفايات البلاستيكية.

البحوث السابقة

على مدى السنوات الخمس الماضية، حقق العديد من العلماء إنجازاتٍ بارزة في مجال الإنزيمات التي تهضم أنواعًا شائعة من البلاستيك، مثل البولي إيثيلين تيريفثالات (PET). وقد سعى العلماء جاهدين منذ زمن طويل إلى تطبيق الاقتصاد الدائري لإدارة النفايات البلاستيكية. وأظهرت التطورات التي شهدتها السنوات الأخيرة مدى الإمكانيات الهائلة التي يمكن أن تصل إليها الهندسة الحيوية في حل مشاكل عالمنا. وقد بثّت هذه التطورات التفاؤل في نفوس الكثيرين بشأن مستقبلنا كبشر ومستقبل كوكبنا.

وفي عام 2016، اكتشف العلماء اليابانيون بكتيريا تستهلك المواد البلاستيكية المصنوعة من مادة PET بشكل طبيعي. استخدمت البكتيريا الإنزيمات لتكسير النفايات البلاستيكية في فترة زمنية تصل إلى بضعة أسابيع. شهد عام 2020 اكتشاف مادة "PETase". كان PETase نسخة أفضل أداءً من إنزيم البكتيريا المكتشف في اليابان. وجد العلماء أنه عندما يجمعون إنزيمًا فائقًا يسمى "MHETase" مع PETase، فإنه يمكن أن يكسر البلاستيك بسرعة ستة أضعاف سرعة الإنزيمات السابقة.

مشكلة البلاستيك

تُعدّ مشكلة النفايات البلاستيكية أزمة بيئية بدأت منذ نحو سبعين عاماً. وقد توقع العلماء أنه بحلول عام 2050، سيفوق حجم البلاستيك حجم الأسماك في محيطاتنا. ويعتبر دعاة حماية البيئة النفايات البلاستيكية من أكبر التهديدات البيئية التي تواجه الحيوانات والبشر على مستوى العالم.

بدأ الاستخدام الواسع النطاق للبلاستيك بعد الحرب العالمية الثانية. ومنذ ذلك الحين، أنتج البشر تسعة مليارات طن متري من البلاستيك وتخلصوا منها. لا يتحلل البلاستيك تمامًا، بل يتفتت إلى جزيئات صغيرة. وهذا يعني أن جزءًا كبيرًا من البلاستيك الذي تم إنتاجه قبل سبعين عامًا لا يزال موجودًا على كوكب الأرض! مشكلتنا الجماعية كمجتمع هي الإفراط في استخدام البلاستيك، وإيجاد حلول لهذه المشكلة ليس بالأمر السهل.

لعقود من الزمن، اعتبر الناس إعادة التدوير أحد الحلول. لكن الطريقة التي نعيد بها تدوير نفاياتنا هي جزء من مشكلة البلاستيك. ترسل معظم الدول الغربية نفاياتها البلاستيكية إلى الدول الآسيوية، وخاصة في جنوب شرق آسيا. لقد فتحت الدول الغربية التي تقوم بتحويل نفاياتها مجموعة من الأسواق غير القانونية في آسيا.

أدت الراحة التي يوفرها البلاستيك إلى قيام البشر بتطوير ثقافة التخلص من نفاياتهم. أحدث البلاستيك ثورة في الطب من خلال مساعدة الباحثين على إنشاء أجهزة منقذة للحياة، وجعل السفر إلى الفضاء ممكنًا، وأنقذ الأرواح من خلال الخوذات والحاضنات. معظم البلاستيك الذي نستخدمه اليوم له عمر افتراضي يتراوح من بضع دقائق إلى بضع ساعات فقط. ومع ذلك، يبقى هذا البلاستيك في البيئة لمئات السنين.

في عام 1950، بلغ إنتاج البلاستيك 2.3 مليون طن . وارتفع هذا الرقم بشكل كبير ليصل إلى 448 مليون طن بحلول عام 2015. ويتوقع الخبراء أن يتضاعف هذا الرقم بحلول عام 2050. وفي الدول الساحلية، يتسرب حوالي 8 ملايين طن من النفايات البلاستيكية التي تحملها الرياح والأنهار إلى المحيط كل عام.

تؤثر النفايات البلاستيكية على ملايين الحيوانات، من الطيور إلى الأسماك. تستهلك جميع أنواع الطيور البحرية تقريبًا البلاستيك. وتؤثر هذه النفايات بشكل رئيسي على الحيوانات البحرية من خلال تشابكها وموتها جوعًا. تموت الحيوانات جوعًا بسبب البلاستيك لأن معدتها تمتلئ بالنفايات، مما يقلل شهيتها بشكل كبير. كما تتسبب معدات الصيد المهملة في اختناق الحيتان والسلاحف والفقمات وغيرها من الحيوانات البحرية. وقد وجد العلماء جزيئات بلاستيكية دقيقة في بلح البحر والروبيان والأسماك، ونحن نستهلكها!

خاتمة

لقد قرأنا للتو عن كيف يُدمر التلوث البلاستيكي بيئتنا وحيواناتنا وصحتنا العامة. اليوم، تُعد النفايات البلاستيكية من أكبر التهديدات البيئية في العالم ، ولهذا السبب نحن في أمس الحاجة إلى اكتشافات علمية رائدة مثل إنزيم TPADO. تعمل إنزيمات مثل TPADO على تحليل البلاستيك إلى جزيئاته الأساسية لنتمكن من استخدامها في صناعة منتجات بلاستيكية جديدة. تُساعدنا هذه الإنزيمات في الحفاظ على دورة إنتاج واستهلاك البلاستيك. اكتشاف هذه الإنزيمات يعني إمكانية الحصول على عملية إعادة تدوير بلاستيك أسرع وأقل استهلاكًا للطاقة وأكثر مراعاةً للبيئة. تعمل هذه الإنزيمات على البلاستيك في درجات حرارة وضغط الغرفة، مما يُقلل الحاجة إلى طريقة إعادة التدوير التقليدية التي تتطلب تسخينه إلى مئات الدرجات. سيُساعد اكتشاف إنزيمات مثل TPADO البشر على تطوير أنظمة بيولوجية قادرة على تحليل النفايات البلاستيكية بشكل طبيعي ودون إطلاق مواد سامة. مع ذلك، أعرب العلماء عن عدم تأكدهم من إمكانية استخدام إنزيمات مثل TPADO على نطاق تجاري. ولكن مع هذا الاكتشاف الرائد، يتفاءل الباحثون بشدة ويواصلون جهودهم لإيجاد حل لمشاكل النفايات البلاستيكية في العالم. ترقبوا قفزة نوعية في المستقبل القريب.

اقرأ أيضاً: انفجار إطلاق صاروخ سبيس إكس يثير مخاوف بيئية