Wetenschappers hebben plastic uitgevonden dat zichzelf op kan lossen. Ze hebben dit bereikt door het materiaal – letterlijk – nieuw leven in te blazen.
Het klinkt enigszins bizar, maar niks is minder waar: wetenschappers hebben ‘levend plastic’ uitgevonden. Uit het onderzoek blijkt ook al meteen dat het hier om een wondermiddel gaat: het nieuwe materiaal is sterker én flexibeler dan voorheen mogelijk was. Niet alleen dat; de grootste troefkaart van het levende plastic is nog wel het feit dat het zichzelf op kan lossen – zonder hulp van buitenaf. Wetenschapper Jon Pokorski is dan ook enthousiast. Hij legt uit: “Dit materiaal kan zichzelf afbreken zonder de aanwezigheid van andere microben. Het is goed mogelijk dat, in de toekomst, veel van dit soort plastic zal eindigen buiten een compostfabriek (waar het verwerkt kan worden, red.). Het vermogen om zichzelf af te breken maakt deze technologie dan ook een stuk veelzijdiger.” Het onderzoek is gepubliceerd in het blad Nature Communications.
Evolutie
Het directe productieproces van het nieuwe materiaal blijkt verrassend simpel te zijn. Zo hebben de wetenschappers gebruik gemaakt van thermoplastic polyurethane (TPU); een zachte plasticsoort die veelvuldig gebruikt wordt voor, onder andere, memory foam. Vervolgens hebben ze gebruik gemaakt van de bacteriesoort Bacillus subtilis, een soort die bekend staat om het vermogen om plastic af te breken. Pokorski voegt toe: “Dit is een inherente eigenschap van deze bacteriën. We kozen uit een aantal bacteriemonsters en onderzochten welke het beste gebruik kon maken van TPU. Naderhand kozen we het exemplaar dat het beste kon groeien.”
Voor de laatste stap van het productieproces werden de ‘ingrediënten’ opgewarmd tot een temperatuur van 135 graden Celsius, waarna deze werden gemixt in een machine die plastic kan produceren. Er was hierbij echter sprake van een probleem: de bacteriesoort was, van origine, niet ingericht om deze temperatuur ook te overleven. Er was dus meer onderzoek nodig om ervoor te zorgen dat het productieproces goed verliep. Mede-onderzoeker Adam Feist heeft meegewerkt aan het onderzoek. Hij licht toe: “In het lab hebben we continu cellen laten evolueren om de hogere temperaturen aan te kunnen die nodig zijn voor de productie van TPU.” Dit proces bestond hoofdzakelijk uit het – heel praktisch – opwarmen van bacteriën naar steeds hogere temperaturen, om naderhand de overlevende exemplaren verder te kweken en de testen te herhalen. Feist laat weten: “Uiteindelijk kwamen we uit bij een exemplaar dat de intense hitte aankon. Het was opmerkelijk hoe goed dit proces van bacteriële evolutie en selectie uiteindelijk bleek te werken.”
Verbeteringen
Het nieuwe materiaal is interessant, omdat het zichzelf voor 90% op kan lossen in slechts vijf maanden tijd. Daarnaast lijken de bacteriën het plastic ook te versterken en te versoepelen. Pokorski vult aan; “Beide eigenschappen werden sterk verbeterd na de komst van de bacteriën. Dit is fantastisch, omdat de toevoeging van de bacteriesoort dus de mechanische eigenschappen van het materiaal ver voorbij de huidige grenzen kon duwen. Eerder bestond er altijd een balans tussen stevigheid en flexibiliteit.”
De wetenschappers hebben echter nog wel een hoop vervolgonderzoek te doen. Zo is vooralsnog onbekend wat er uiteindelijk overblijft van het plastic – nadat het zichzelf heeft afgebroken. De wetenschappers speculeren dat het restant niet schadelijk zou moeten zijn, omdat B. subtilis doorgaans goed voor de gezondheid is van mensen, dieren en planten. De wetenschappers laten weten dat ze, in de toekomst, het onderzoek willen herhalen met meer soorten plastic. Feist sluit af: “Er bestaan veel verschillende soorten commercieel plastic, TPU is er hier slechts één van. Voor ons vervolgplan willen we meer afbreekbare materialen maken die leunen op deze technologie.”
