قد يبدو أن الزجاجات البلاستيكية والبسكويت لا يجمعهما شيء، لكن الباحثين وجدوا طريقة للربط بينهما؛ إذ طوروا، من خلال هندسة الخميرة، نظامًا قادرًا على تحويل مركبات مشتقة من البلاستيك والنفايات الزراعية إلى بروتينات وفيتامينات ونكهات ومكونات غذائية أخرى صالحة للأكل.
وووفق موقع “ساينس دايلي” قد يوفر هذا النهج طريقة جديدة لإعادة استخدام النفايات صعبة المعالجة، مع المساهمة في إنتاج الغذاء بالمناطق التي تعاني نقصًا في الإمدادات التقليدية. وتشمل التطبيقات المحتملة مناطق الكوارث على الأرض، إلى جانب البعثات البشرية إلى أعماق الفضاء.
وعرض الباحثون نتائجهم خلال الاجتماع الخريفي للجمعية الكيميائية الأمريكية (ACS)، في ندوة “البحوث الجامعية والدراسات العليا في الكيمياء الحيوية وعلم الأحياء الكيميائي”، المنعقدة في مركز ماكورميك.
وقال الأستاذ المشارك في جامعة جنوب إلينوي كاربونديل، لاهيرو جاياكودي: “الميكروبات ذكية للغاية. لذلك، نستخدم خصائصها لحل المشكلات التي تسببنا بها”.
تحويل النفايات البلاستيكية إلى طعام
يُعد التلوث البلاستيكي وانعدام الأمن الغذائي من أبرز التحديات العالمية، وهو ما دفع باحثين في جامعة جنوب إلينوي كاربونديل (SIU) إلى دراسة إمكانية مساهمة إحدى هاتين المشكلتين في معالجة الأخرى، من خلال استخدام الكائنات الدقيقة لتحويل النفايات إلى غذاء آمن للاستهلاك البشري.
وانبثق البحث من مشروع تقوده وكالة ناسا، ويركز على إنتاج الغذاء في ظل ظروف محدودة الموارد، بما يخدم استكشاف الفضاء السحيق، حيث لا يستطيع رواد الفضاء الاعتماد على شحنات منتظمة من الأرض.
وأوضح جاياكودي: “كنا نحاول تطوير تقنيات لإعادة تدوير البلاستيك لإنتاج منتجات ذات قيمة أكبر. وفكرنا: لماذا لا نركز على صناعة الطعام؟ فالبلاستيك عبارة عن كربون، والطعام عبارة عن كربون”.
ويُعد البولي إيثيلين تيريفثالات (PET) أحد الأهداف الرئيسية للبحث، وهو نوع واسع الاستخدام من البلاستيك يدخل في تصنيع زجاجات المياه والمشروبات الغازية. ويحتوي هذا البلاستيك على جزيئات غنية بالكربون يمكن تفكيكها وإعادة بنائها إلى مركبات مفيدة، بما في ذلك مكونات يمكن أن تتحول في نهاية المطاف إلى بروتينات.
ويستطيع العلماء إجراء بعض هذه التحولات باستخدام التفاعلات الكيميائية والمذيبات المختبرية، لكن فريق جامعة جنوب إلينوي كاربونديل لجأ بدلًا من ذلك إلى الميكروبات، التي يمكنها تنفيذ عمليات كيميائية حيوية معقدة بصورة طبيعية.
وأضاف جاياكودي: “الميكروبات ذكية للغاية. لذلك، نحن نستخدم خصائصها لحل المشكلات التي خلقناها”.
هندسة الخميرة كمصانع غذائية صغيرة
يُعد استخدام الكائنات الدقيقة في تصنيع المواد المفيدة نهجًا راسخًا؛ فالخميرة، على سبيل المثال، يمكن برمجتها وراثيًا لإنتاج جزيئات ذات قيمة. كما يمكن إنتاج الأنسولين، الذي كان يُستخلص سابقًا من بنكرياس الحيوانات، باستخدام ميكروبات معدلة وراثيًا.
وطبق جاياكودي وطالبة الدراسات العليا سانديا جاياسيكارا فكرة مماثلة على النفايات، إذ برمجا عدة أنواع من الخميرة، من بينها خميرة الخباز، لاستخدام جزيئات مشتقة من البلاستيك ومخلفات الزراعة وتحويلها إلى بروتينات وفيتامينات ومركبات منكهة.
لكن قبل أن تتمكن الخميرة من استخدام هذه المواد، يجب تفكيك النفايات إلى أجزاء أصغر وأسهل في المعالجة.
ويستخدم الباحثون تقنية تُعرف باسم “التحلل الحراري المائي التأكسدي” لمعالجة بلاستيك البولي إيثيلين تيريفثالات (PET)، وسيقان الذرة وأوراقها المهملة، وغيرها من المواد الحيوية.
وقد طور هذه التقنية البروفيسور كين أندرسون، أستاذ الجيولوجيا في جامعة جنوب إلينوي كاربونديل، إذ تجمع بين الماء والأكسجين تحت درجات حرارة وضغوط مرتفعة لتفكيك المواد المقاومة إلى مركبات يسهل على الميكروبات الوصول إليها.
بعد ذلك، تُغذى الجزيئات الأصغر إلى الخميرة المعدلة وراثيًا، التي تحولها إلى مكونات غذائية جديدة، بما في ذلك البروتينات والدهون والأحماض.
من المواد المهملة إلى بسكويت بتقنية ثلاثية الأبعاد
بعد إنتاج المكونات المشتقة من الخميرة، يدمج الباحثون هذه المكونات مع الألياف والنشا والمحليات، ثم يدفعون الخليط عبر طابعة ثلاثية الأبعاد لإنتاج بسكويت غني بالبروتين يحمل اسم µBites، ويُنطق “ميكروبايتس”.
وتشير البيانات المتاحة إلى أن بسكويت µBites آمن للأكل، رغم أن الباحثين ما زالوا ينتظرون الموافقة المؤسسية قبل إجراء اختبارات التذوق الرسمية.
وحتى الآن، قيّم المشاركون البسكويت بناءً على رائحته، وقال معظمهم إنهم على استعداد لتناوله في حالات ندرة الموارد الغذائية.
ويعمل الباحثون أيضًا على جعل البسكويت أكثر جاذبية للأشخاص الذين تتوافر أمامهم خيارات غذائية أخرى.
Sedq Al Roya - Roya News via royanews.com
اشترك في قناة رؤيا نيوز على يوتيوب
