۱۶ ژوئیه ۲۰۲۵، امیر خُلَم -دانشجوی دکترا و استاد در آزمایشگاه روی پروژه بیوپلاستیک زباله‌های غذایی کار می‌کنند.دانشگاه بینگهمتون/دانشگاه ایالتی نیویورک
طبق گزارش وزارت کشاورزی ایالات متحده، آمریکایی‌ها سالانه بین ۳۰ تا ۴۰ درصد از مواد غذایی کشور را دور می‌ریزند.این زباله‌ها که سالانه میلیاردها پوند می‌شوند، در محل‌های دفن زباله می‌پوسند و گازهای گلخانه‌ای مانند متان و دی‌اکسید کربن آزاد می‌کنند.
همزمان، زباله‌های پلاستیکی در حال انباشته شدن هستند و این امر نگرانی‌هایی را در مورد گسترش میکروپلاستیک‌ها در محیط زیست و بدن انسان ایجاد کرده است.اکنون، محققان دانشگاه بینگهمتون، دانشگاه ایالتی نیویورک، ممکن است راهی برای حل همزمان هر دو مشکل پیدا کرده باشند.
تیمی به رهبری دانشجوی دکترا، تیانژنگ لیو، روشی را برای تبدیل زباله‌های غذایی به پلاستیک زیست‌تخریب‌پذیر توسعه داده‌اند، پیشرفتی که پتانسیل ایجاد تأثیرات زیست‌محیطی در مقیاس بزرگ را دارد.
این تیم باکتری‌های «Cupriavidus necator» را با زباله‌های غذایی تخمیر شده حاوی اسید لاکتیک به عنوان منبع کربن و سولفات آمونیوم به عنوان منبع نیتروژن تغذیه کردند.این باکتری‌ها یک بیوپلاستیک به نام پلی‌هیدروکسی آلکانوات (PHA) سنتز می‌کنند که آن را به عنوان منبع کربن و انرژی در داخل بدن ذخیره می‌کنند.
حدود ۹۰٪ از PHA تولید شده را می‌توان برداشت و برای ساخت بسته‌بندی‌های زیست‌تخریب‌پذیر و سایر محصولات پلاستیکی استفاده کرد.
پروفسور شا جین، که به همراه استاد برجسته و رئیس دانشگاه ایالتی نیویورک، کایمینگ یه، از این پروژه حمایت کردند، گفت: «ما می‌توانیم از ضایعات مواد غذایی به عنوان منبعی برای تبدیل به بسیاری از محصولات صنعتی استفاده کنیم و پلیمر زیست‌تخریب‌پذیر تنها یکی از آنهاست. هدف ما نه تنها ارزش‌آفرینی ضایعات مواد غذایی، بلکه کاهش هزینه تولید این پلیمر سازگار با محیط زیست است.»
باکتری‌ها پلاستیک سازگار با محیط زیست تولید می‌کنند
لیو، که پیشینه‌اش در تحقیقات سلول‌های بنیادی بود، در طول این فرآیند با منحنی‌های یادگیری شیب‌داری روبرو شد.او گفت: «تبدیل زیستی ضایعات مواد غذایی به اسیدهای آلی نسبتاً آسان بود. کشت باکتری‌های تولیدکننده پلاستیک سخت بود، زیرا در ابتدا تجربه‌ای با تخمیر باکتری‌ها برای تولید بیوپلیمر نداشتم.»
او افزود: «در هر حرکت، احساس می‌کردم چیزی آنطور که انتظار داشتم نیست.»
ایده استفاده از ضایعات مواد غذایی در سال 2022 پس از دریافت کمک هزینه از ایالت نیویورک برای بررسی پایداری مواد غذایی به ذهن جین رسید.
او با مسئول پایداری دانشگاه تماس گرفت و متوجه شد که سیاست دانشگاه ایالتی نیویورک، ارسال زباله‌های غذایی به محل‌های دفن زباله را ممنوع می‌کند.
جین گفت: «انتظار می‌رود هر دانشگاه این مشکل را حل کند. در بینگهمتون، سالن‌های غذاخوری، غذای هدر رفته را به کشاورزان می‌دهند تا دام‌هایشان را تغذیه کنند. فکر کردم شاید بتوانیم مستقیماً آن زباله‌های غذایی را به پلاستیک‌های زیست‌تخریب‌پذیر تبدیل کنیم.»
سودکسو و خدمات غذاخوری دانشگاه بینگهمتون، زباله‌های غذایی مورد استفاده در این پروژه را تأمین کردند.
کار این تیم همچنین به چالش‌های در مقیاس صنعتی، مانند ذخیره‌سازی و تنوع غذایی، پرداخت. آنها دریافتند که زباله‌ها را می‌توان حداقل به مدت یک هفته بدون تأثیر بر نتیجه ذخیره کرد. نوع غذا نیز مهم نیست، تا زمانی که نسبت‌های مخلوط پایدار بمانند.
جین گفت: «ما کشف کردیم که این فرآیند بسیار قوی است، تا زمانی که انواع مختلفی از مواد غذایی را با نسبت یکسان مخلوط کنیم. ما دما و pH را در طول تخمیر کنترل می‌کنیم و این شرایط باکتری‌های تولیدکننده اسید آلی را به رشد تشویق می‌کند.»
بقایای خمیر مانند باقی مانده از تخمیر نیز به عنوان یک کود آلی بالقوه برای جایگزینی جایگزین‌های شیمیایی در حال آزمایش است.گام بعدی گسترش است. جین می‌خواهد سیستم را در مقیاس بزرگتری آزمایش کند و آن را با شرکای صنعتی یا حمایت‌های مالی اضافی آزمایش کند.
او گفت: «فناوری منابع زیستی یک مجله با کیفیت بالا است، بنابراین انتشار سریع آن اهمیت این تحقیق را نشان می‌دهد.»
این مطالعه در مجله فناوری منابع زیستی منتشر شده است.
