تمكنت مجموعة بحثية أميركية من إحراز تقدم كبير في تحويل نوع من الذباب إلى منتجات من البلاستيك الحيوي القابل للتحلل. وعرض الباحثون التقدم الذي أحرزوه في هذا السياق خلال اجتماع تعقده الجمعية الكيميائية الأميركية في سان فرنسيسكو بولاية كاليفورنيا.
تقول الدكتورة كارين وولي الباحثة الرئيسية في المشروع -في بيان منشور على موقع “فيز دوت أورغ” أمس الاثنين- إنه “على مدار 20 عاما، طورت المجموعة طرقا لتحويل المنتجات الطبيعية -مثل الغلوكوز الذي يتم الحصول عليه من قصب السكر أو الأشجار- إلى بوليمرات قابلة للتحلل والهضم لا تصمد في البيئة، لكن هذه المنتجات الطبيعية التي يتم حصادها من الموارد تُستخدم أيضا في الغذاء والوقود والبناء والنقل”.
ذباب الجندي الأسود
لذلك بدأت وولي في البحث عن مصادر بديلة لا تستخدم في تطبيقات منافسة، واقترح زميلها الدكتور جيفري تومبرلين استخدام النفايات المتبقية من زراعة ذباب الجندي الأسود، وهي صناعة متوسعة كان يساعد في تطويرها.
تحتوي يرقات هذا الذباب على عديد من البروتينات والمركبات المغذية الأخرى، لذلك تتم تربية الحشرات غير الناضجة بشكل متزايد لتغذية الحيوانات واستهلاك النفايات. وعمر البالغين من تلك الحشرات قصير ويتم التخلص منها بعد انتهاء أيام تكاثرها.
وبناء على اقتراح تومبرلين، أصبحت تلك البقايا مادة البداية الجديدة لفريق وولي.
من جهتها، تقول كاسيدي تيبتس -طالبة دراسات عليا تعمل في المشروع بمختبر وولي في جامعة تكساس إيه آند إم- “إننا نأخذ شيئا يعتبر قمامة -بالمعنى الحرفي للكلمة- ونصنع منه شيئًا مفيدا”.
وعندما فحصت تيبتس الذباب الميت وجدت أن الكيتين مكون رئيسي. ويقوي هذا البوليمر غير السام والقابل للتحلل القشرة، أو الهيكل الخارجي للحشرات والقشريات. وعادة ما يقوم المصنعون باستخراج مادة الكيتين من قشور الجمبري وسرطان البحر لاستخدامات مختلفة، وقد طبقت تيبيتس تقنيات مماثلة لاستخراج الكيتين وتنقيته من بقايا الحشرات.
مميزات كيتين الذباب الأسود
وتضيف تيبتس أن مسحوق الكيتين من ذبابة الجندي الأسود ربما يكون أكثر نقاء، كما أن الحصول على الكيتين من الذباب قد يجنب المخاوف المحتملة بشأن بعض أنواع الحساسية من المأكولات البحرية.
وفي حين يعزل بعض الباحثين الآخرين الكيتين أو البروتينات من يرقات الذباب، فإن وولي تقول إن فريقها هو أول فريق يستخرج مادة الكيتين من الذباب البالغ المهمل، الذي لا يُستخدم غذاء، على عكس اليرقات.
وبينما تواصل تيبتس تحسين تقنيات الاستخراج الخاصة بها، تقوم هونغمينغ غوا، وهي طالبة دراسات عليا أخرى في مختبر وولي، بتحويل كيتين الذباب المنقى إلى بوليمر سكري يُعرف باسم الشيتوزان، ثم تعمل على تحويل الشيتوزان إلى مواد بلاستيكية حيوية مفيدة، مثل الهلاميات المائية فائقة الامتصاص، وهي عبارة عن شبكات بوليمر ثلاثية الأبعاد تمتص الماء.
وقد أنتجت غوا مادة هيدروجيل يمكنها امتصاص الماء بمقدار 47 مرة في دقيقة واحدة فقط. ويمكن استخدام هذا المنتج في تربة الأراضي الزراعية لالتقاط مياه الفيضانات ثم إطلاق الرطوبة ببطء في أثناء فترات الجفاف اللاحقة، حسبما تقول وولي.
منتجات تتواءم مع الاقتصاد الدائري
بعد ذلك، سوف يبدأ الفريق في مشروع لتحطيم الكيتين إلى غلوكوزامين أحادي، ليتم بعد ذلك استخدام جزيئات السكر الصغيرة هذه في صناعة البلاستيك الحيوي، مثل البولي كربونات أو البولي يوريثان الذي يصنع تقليديا من البتروكيميائيات.
يحتوي ذباب الجندي الأسود أيضا على عديد من المركبات المفيدة الأخرى التي تخطط المجموعة لاستخدامها مواد أولية، بما في ذلك البروتينات والحمض النووي والأحماض الدهنية والدهون والفيتامينات.
وتهدف المنتجات المصنوعة من هذا النوع من الذباب إلى التحلل عند التخلص منها، لذلك لن تسهم في مشكلة التلوث البلاستيكي الحالية، بما يتوافق مع رؤية وولي لهذه العملية التي تتواءم مع مفهوم الاقتصاد الدائري المستدام.
وتختم وولي حديثها بالقول: “في النهاية، نود أن تأكل الحشرات نفايات البلاستيك كمصدر للغذاء، ثم نحصدها مرة أخرى، ونجمع مكوناتها لصنع مواد بلاستيكية جديدة، لذا فإن الحشرات لن تكون المصدر فحسب، بل إنها سوف تستهلك أيضا المواد البلاستيكية التي تم التخلص منها”.