Plastik to materiał, bez którego trudno wyobrazić sobie współczesny świat. Towarzyszy nam w opakowaniach, elektronice, medycynie czy transporcie. Problem w tym, że jego produkcja oparta na ropie naftowej ma dramatyczne skutki dla środowiska – zarówno w trakcie wytwarzania, jak i po zużyciu, gdy plastik zalega setki lat w oceanach i na wysypiskach. Naukowcy od lat szukają alternatywy, która mogłaby ograniczyć skalę tego kryzysu. Teraz na horyzoncie pojawiła się obiecująca możliwość: kwas pirydynodikarboksylowy (PDCA), czyli związek wytwarzany przez bakterie.
Bakterie zamiast ropy naftowej
PDCA nie jest bezpośrednim zamiennikiem plastiku, ale pełni rolę ekologicznego składnika, który może zastąpić ropopochodne monomery stosowane w popularnych tworzywach, takich jak PET. Dzięki temu plastik produkowany z jego udziałem staje się znacznie bardziej biodegradowalny.
Najważniejsza różnica polega na tym, że PDCA można otrzymywać nie z ropy naftowej, lecz z procesów biologicznych. Zespół badaczy z Uniwersytetu w Kobe w Japonii opracował metodę, w której bakterie Escherichia coli – wzmocnione odpowiednimi enzymami – przekształcają glukozę w gotowy materiał.
Siedmiokrotnie większa wydajność i mniej odpadów
Dotychczasowe próby wytwarzania PDCA były mało efektywne i generowały toksyczne odpady. Japońscy naukowcy dokonali jednak przełomu. Dzięki modyfikacjom procesu udało się zwiększyć wydajność aż siedmiokrotnie i jednocześnie ograniczyć ilość niepożądanych produktów ubocznych.
Bioinżynier Tanaka Tsutomu, lider projektu, podkreśla, że klucz tkwił w wykorzystaniu naturalnego metabolizmu bakterii. Wprowadzając dodatkowy etap z użyciem pirogronianu oraz związku neutralizującego nadtlenek wodoru (H2O2), badaczom udało się rozwiązać problem toksycznych odpadów.
Wyzwania produkcji na dużą skalę
Choć laboratorium odniosło sukces, droga do zastosowania technologii na szeroką skalę wciąż jest długa. Dodawanie dodatkowych związków chemicznych, takich jak pirogronian, może wiązać się z wyzwaniami ekonomicznymi i logistycznymi. Mimo to eksperci podkreślają, że PDCA staje się coraz bardziej realną alternatywą dla tradycyjnych składników plastiku.
Inne ekologiczne innowacje
PDCA to nie jedyny nowy biomateriał, nad którym pracują naukowcy. W 2025 roku zaprezentowano także innowacyjny materiał o nazwie BCBN – celuloza bakteryjna wzmocniona heksagonalnym azotkiem boru. Ma on wyjątkowe właściwości wytrzymałościowe i może znaleźć zastosowanie w wielu dziedzinach przemysłu.
Nowa era plastiku
Rosnące zanieczyszczenie środowiska plastikiem i mikroplastikiem sprawia, że znalezienie biodegradowalnych alternatyw jest dziś priorytetem. Odkrycia takie jak PDCA otwierają drzwi do produkcji plastiku w sposób przyjazny dla planety. Jeśli technologia zostanie rozwinięta, w przyszłości opakowania czy produkty codziennego użytku mogą powstawać dzięki pracy mikroorganizmów, a nie dzięki wydobyciu i spalaniu ropy naftowej.
Badania opublikowano w czasopiśmie Metabolic Engineering .