חוקרים הצליחו לפתח כימיקלים ומוצרים חדישים המבוססים על ביו-חומרים פעילי פנים ברי-קיימא עם רעילות נמוכה
[תרגום מאת ד”ר משה נחמני]
המשאבים הטבעיים בכדור הארץ הולכים ואוזלים, ובו בזמן הם עצמם הבסיס לשגשוג ולפיתוח האנושי. את הדילמה הזו מקווה האיחוד האירופי לפתור בעזרת הסיוע של אסטרטגית הביו-כלכלה המתוקנת שלו. במקום להסתמך על חומרים המבוססים על מאובנים, הכלכלה החדשה תסתמך על חומרים מתחדשים. חומרים אלו כוללים, בין היתר, צמחים, עצים, מיקרואורגניזמים וכן אצות. בסופו של דבר, כלכלה כזו תתקיים במחזור סגור, אולם כדי להגיע לנקודה זו של ביו-כלכלה מחזורית, יהיה צורך בשינוי משמעותי באופני הייצור של כימיקלים. בעיקר, השינוי יצטרך לכלול ייצור המבוסס על ביו-חומרים, זאת במקום על נפט גולמי.
על סמך דרישות אלו, שני כימאים אמריקאים (Paul Anastas, John C. Warner) ניסחו את שנים עשר העקרונות לכימיה ירוקה עוד בשנת 1998. אחד מהעקרונות שלהם די נזנח עד לאחרונה, והוא: הפחתת הרעילות הסביבתית של ייצור חומרים חדשים. במסגרת מיזם בינתחומי (“GreenToxiConomy”) עקרון זה בא לידי ביטוי. התכלית של מיזם זה הייתה לבחון ביו-חומרים וכן טכנולוגיות חדשניות ואת השפעת הרעילות שלהם על הסביבה בשלב המקדים של פיתוח המוצר ולאחר מכן הטמעתם של הממצאים והתובנות לשם תכנון המוצר. המשתתפים במיזם זה סיפקו שני מועמדים של ביו-מוצרים: חומרים להגנת הצומח הנמצאים בתוך מכלים מיוחדים המבוססים על מיקרו-ג’לים וכן ביו-חומרים פעילי פנים (biosurfactants). ביו-חומרים פעילי פנים חדישים המשמשים בתוך שמפו וחומרי ניקוי התבססו על יכולות הביו-סינתזה של החיידק פסאודומונס פוטידה (Pseudomonas putida) ושל הפטרייה Ustilago maydis, זאת במקום להתבסס על נפט גולמי. הטכנולוגיה של המכלים המיוחדים מאפשרת העברה מבוקרת של חומרים להגנת הצומח תוך וידוא כי החומרים הפעילים עדיין נקשרים לצמחים גם בתנאי גשמים.
מסביר החוקר הראשי: “על מנת לנתח את החומרים החדישים והטכנולוגיות החדשניות בחרנו טווח נרחב של ריכוזים על מנת לאמוד באופן מדויק את פוטנציאל הסכנה שלהם לאדם ולסביבה. רצינו לבדוק האם הביו-חומרים פעילי הפנים היו יותר ידידותיים לסביבה בהשוואה לחומרים רגילים. על מנת לאמוד באופן המדויק ביותר את הרעילות הסביבתית, החוקרים שילבו שני יסודות בקביעת הרעילות: חיזוי מבוסס מחשב (in silico) וניסויים במעבדה (in vitro and in vivo). המודלים הממוחשבים התבססו על נתוני הרעילות של חומרים ידועים, תוך השוואת המבנים הכימיים שלהם לאלו של הביו-חומרים החדישים.
הניסויים נערכו בעזרת יצורים ימיים ויבשתיים המייצגים קבוצות יצורים ספציפיות, ביניהן עוברים של תולעי אדמה, קפזנבאים (springtails), דפניות, וכן דגי זברה בשלב מוקדם. התוצאה: שני החומרים המועמדים, ביו-חומרים פעילי פנים והמיקרוג’ל נמצאו כמועמדים מבטיחים לשימוש בביו-כלכלה עתידית המבוססת על ייצור בר-קיימא שלא יזיק לאדם או לסביבה. למרות תוצאות אלו, עדיין נדרש מחקר נוסף על מנת להשיג הערכת סיכונים מדויקת ומציאותית יותר. החוקרים מסכמים וטוענים כי כבר עתה ברור שרעילות סביבתית ורעילות ירוקה תשמשנה כמדדים חשובים בפיתוח תהליכי ייצור עתידיים של ביו-כלכלה.
