באוניברסיטת בן גוריון חוקרים דרך פשוטה וידידותית יותר לסביבה למיחזור PET) Polyethylene terephthalate), סוג נפוץ של פלסטיק המשמש, בין השאר, לייצור בקבוקים לשתייה קלה: פירוק ביולוגי על-ידי חיידקים שמסוגלים לפרק פוליאתילן (פולימר המורכב משרשרת ארוכה של תת-יחידות אתילן המחוברות זו לזו בקשרים כימיים)
מדי שנה מיוצרים בעולם כ-350 מיליון טון של פלסטיק, כאשר כמחצית מהמוצרים מעוצבים ומתוכננים לשימוש חד-פעמי. מחירו הזול של הפלסטיק, תכונותיו (שילוב של קשיחות עם גמישות ויכולתו להכיל נוזלים) ומגוון השימושים שניתן לעשות בו, הן שהפכו אותו לחומר כל כך נפוץ והן גם אלו שהופכים אותו לבעייתי כל כך מבחינה סביבתית.
אחת מהדרכים להתמודד עם כמויות הפלסטיק האדירות שאנחנו מייצרים וצורכים היא מיחזור, אך הטכנולוגיות שקיימות היום, כמו מיחזור בעזרת חום, פוגעות בתכונות המכאניות של הפולימר (שרשרת ארוכה של מולקולות זהות המחוברות אחת לשנייה) ומאופיינות בחסרונות נוספים, כמו הצורך להשתמש בממסים אורגניים, טמפרטורות גבוהות הצורכת אנרגיה ומיון האשפה.
באוניברסיטת בן גוריון חוקרים דרך פשוטה וידידותית יותר לסביבה למיחזור PET) Polyethylene terephthalate), סוג נפוץ של פלסטיק המשמש, בין השאר, לייצור בקבוקים לשתייה קלה: פירוק ביולוגי על-ידי חיידקים שמסוגלים לפרק פוליאתילן (פולימר המורכב משרשרת ארוכה של תת-יחידות אתילן המחוברות זו לזו בקשרים כימיים).
לאחרונה, נחתם הסכם שיתוף פעולה מחקרי ביןTechnologies BGN, חברת מסחור הטכנולוגיה של אוניברסיטת בן-גוריון בנגב, לחברת ECOIBÉRIA הפורטוגלית, שבמסגרתו מתוכנן פרויקט הוכחת היתכנות שיימשך שנה ושמטרתו להראות את היכולת לבצע את תהליך פירוק הפלסטיק באופן יעיל.
20 שנות מחקר
“המחקר שלנו עסק בפירוק של פלסטיק ופולימרים שונים של פלסטיק”, אומר פרופ׳ אריאל קושמרו מהמחלקה להנדסת ביוטכנולוגיה שבאוניברסיטת בן גוריון. “מי שהוביל את המחקר הוא פרופ’ אלכס סיוון, שעסק בתחום זה כבר לפני 20 שנה, בזמן שהמחקר בעולם בנושא פירוק ביולוגי של פלסטיק היה ממש בחיתוליו”.
“יצאנו מנקודת הנחה שפירוק ביולוגי נגזר מהדרישה של המיקרואורגניזם למקור אנרגיה ופחמן”, אומר קושמרו. “לשם כך הם מפרקים חומרים אורגניים: שרשראות של פחמנים, כמו סוכרים למיניהם ואפילו חלבונים. חשבנו שגם הפלסטיק, הפוליאתילן וה-PET הם שרשראות פחמניות בסופו של דבר, אז הכנו סוג של ‘תרבית העשרה’ – לקחנו קרקע שהזדהמה לאורך השנים בפלסטיק או בPET-, יחד עם החיידקים שבה, הוספנו את החומר שרצינו שיפרקו ונתנו להם לעבוד במשך כמה שבועות. בסופו של דבר, אחרי מספר ניסיונות, ראינו מיקרואורגניזם שגדלים ומנצלים את הפוליאתילן כמקור פחמן ואנרגיה – אלה החיידקים שמסוגלים להתמודד עם הפולימרים”.
בעיה מרכזית שעמדה בפני החוקרים היא שבטבע, בניגוד לתהליך במעבדה, לא מתבצע פירוק ביולוגי של PET. “הבנו שצריך להכריח את החיידקים להשתמש בשרשראות הפחמניות של הפולימר – כלומר, לגדל אותם בסביבה חסרת פחמן אחר למעט הפולימרים שבפלסטיק כדי לחיות”, אומר קושמרו. “מובן שלצורך התהליך לא מספיק רק לתת את השרשראות הפחמניות והיינו צריכים לתת להם כל מיני תוספים, כמו מקורות חנקן, זרחן וכו’, כדי שיהיה להם יותר קל לבצע את הפירוק”.
במהלך המחקר, גילו החוקרים כמה סוגי חיידקים שיודעים לפרק בהצלחה את הפולימרים – אותן שרשראות מולקולריות ארוכות שמהן עשויים חומרי הפלסטיק. “הראינו שתוך 30 יום אנחנו יכולים להוריד בין 20-10 אחוז ממשקל האדמה על-ידי פעילות החיידקים. כלומר, החיידקים פירקו חלק מהפולימרים ופלטו פחמן דו-חמצני בתהליך הנשימה. בנוסף, כאשר בחנו את אותו פוליאתילן ששמנו בקרקע בשיטות מיקרוסקופיות וספקטרליות, ראינו שהוא עבר תהליכי התפרקות”.
את הפוטנציאל שטמון במחקרם של קושמרו וסיוון זיהתה חברת ECOIBÉRIA הפורטוגלית. החברה, שמתמחה במיחזור של בקבוקי פלסטיק מסוג PET פנתה ל-Technologies BGN לשם שיתוף פעולה מחקרי: החוקרים יבדקו במעבדה בישראל איך החיידקים מפרקים את ה-PET וכיצד ניתן להפריד את תוצרי הביניים בתור חומרי גלם. אם בדיקת ההיתכנות תצליח, תהיה השקעה נוספת בפיילוט. כלומר, מדובר על לפחות שנתיים-שלוש של מחקר עד שניתן יהיה ליישם את הטכנולוגיה הזו בתעשייה, זאת אם הפיילוט יוכתר בהצלחה.
תוצאות המחקר המשותף עשויות לייעל את תהליך מיחזור הפלסטיק הנהוג היום, שהוא מסורבל למדי: לאחר שאוספים את בקבוקי הפלסטיק מפחי המיחזור, הם מופרדים לפי סוגיהם ולפי צבעם. לאחר מכן גורסים אותם לשבבים קטנים, שאותם מתיכים והופכים ליריעות של חומר גלם וסיבים.
להחזיר את הפלסטיק למקור
“היום, אם רוצים למחזר באופן יעיל, צריך להפריד בין בקבוקי מים לבקבוקי חלב ולמכלי שמפו ועוד, והצורך להפריד בין סוגי הפלסטיק, זה שהופך את התהליך למורכב”, אומר ד”ר נועם ואן דר האל, שחקר מיקרופלסטיק באוניברסיטת חיפה.
“למעשה, קשה מאוד למחזר מוצר פלסטיק לאותה רמת איכות שהיה במקור והיום, במקום למחזר בקבוק בחזרה לבקבוק, ממחזרים אותו למשטח ריצוף של גן שעשועים, לספסל או לחומר בנייה. לכן, לא מדובר במיחזור במלוא מובן המילה”.
לפי קושמרו, התוצר שמתקבל בפירוק הביולוגי שנעשה במעבדה הוא חומר הגלם המקורי. “מה שאנחנו מנסים לייצר יחד עם ECOIBÉRIA זה תהליך שבו אותם שבבים שלPET יתפרקו לחומרי המקור, כך שהמוצר שיימכר יהיה חומרי הגלם המקוריים. אחת הסיבות שמיחזור לא עובד בצורה טובה היא שחומרי הגלם ליצור הפלסטיק שמקורם בנפט גולמי, יותר נקיים ויותר זולים מאשר פלסטיק ממוחזר. אז הרעיון הוא שמיקרואורגניזמים או אנזימים ינסו לפרק את השרשראות ולמעשה אנחנו נוכל לחלץ מהתערובת את חומרי הגלם הנקיים ולייצר מחדש את ה-PET כפי שמייצרים בתעשייה”.
האם התהליך החדש יהיה כדאי מבחינה כלכלית? לפי קושמרו, פירוק ביולוגי הוא הרבה יותר זול מתהליכים תרמיים או כימיים של מיחזור, כך שמוצר כזה יהיה תחרותי בשוק חומרי הגלם.
למה לא בישראל?
ומה לגבי פיתוח שיטת המיחזור הזו בשוק הישראלי? “היו לנו פרויקטים של מחקר בישראל, אבל החברה הפורטוגלית ממוקדת הרבה יותר בנושא של מיחזור ושיפור של איכות הסביבה”, אומר קושמרו. “הם מסתכלים על פתרונות הוליסטים שבעזרתם יוכלו לשפר את המיחזור. לדעתי, זה קשור גם למגמות בתחום איכות הסביבה בשוק האירופי, שם יש עידוד להשקעה בפרויקטים ‘ירוקים’ שיפחיתו את הזיהום הסביבתי. המחקר שלנו הוא חלק מהמגמה הברוכה הזאת”.
הפוסט החיידקים הישראלים ימחזרו פלסטיק בפורטוגל הופיע ראשון בזווית
עוד בנושא באתר הידען:
