گونه‌ای زنبور آمریکایی پلاستیک زیست‌تخریب‌پذیر تولید می‌کند

بیش از ۳۰ درصد پلاستیک تولیدشده در جهان به‌درستی مدیریت نمی‌شود و بخشی از آن وارد طبیعت می‌شود. موادی مانند پلی‌اتیلن که در ساخت بسته‌بندی‌ها و کیسه‌های پلاستیکی کاربرد گسترده‌ای دارند، ممکن است صدها سال در محیط باقی بمانند.

دانشمندان سال‌هاست به‌دنبال جایگزینی هستند که هم انعطاف‌پذیری و دوام پلاستیک را داشته باشد و هم پس از مصرف به‌آسانی تجزیه شود. اکنون پژوهشی جدید نشان می‌دهد که گونه‌ای زنبور با نام کولتِس اینِکوالیسی (Colletes inaequalis) ممکن است سرنخی برای حل این مشکل در اختیار دانشمندان قرار دهند.

این زنبورهای بومی آمریکای شمالی، لانه‌های خود را زیر زمین می‌سازند و دیواره آن‌ها را با لایه‌ای نازک، شفاف و انعطاف‌پذیر می‌پوشانند. این پوشش که از ترشحات غده‌ای به نام «دوفور» ساخته می‌شود، نوعی پلی‌استر طبیعی است و از نوزادان زنبورها محافظت می‌کند.

نکته جالب اینکه زنبورها هر سال به محل لانه‌سازی خود بازمی‌گردند و گاهی بیش از ۱۰هزار لانه در یک منطقه ایجاد می‌کنند. با وجود تولید مداوم این ماده پلاستیک‌مانند، اثری از انباشت قابل‌توجه آن در خاک دیده نمی‌شود. پژوهشگران برای بررسی این ویژگی، پوشش لانه‌های تازه را با نمونه‌هایی مقایسه کردند که چهار، هفت و یازده ماه در خاک باقی مانده بودند.

نتایج نشان دادکه پلی‌استر طبیعی در ابتدا حدود ۷۳ درصد وزن پوشش لانه را تشکیل می‌داد، اما این مقدار پس از چهار ماه به ۴۰ درصد کاهش یافت. پس از هفت ماه، ترک‌هایی روی پوشش ظاهر شد و در ماه یازدهم، ماده به‌اندازه‌ای شکننده شده بود که به‌آسانی خرد می‌شد.

این در حالی است که پوشش تازه لانه انعطاف‌پذیری بالایی دارد و حتی پس از تاشدن یا مچاله‌شدن می‌تواند شکل خود را حفظ کند و همین ویژگی آن را به الگویی جالب برای تولید پلاستیک‌های یک‌بارمصرف تبدیل می‌کند.

دانشمندان برای درک علت تجزیه سریع این ماده، ساختار مولکولی آن را بررسی کردند. آن‌ها دریافتند که حدود ۶۰ درصد پلی‌استر تازه ساختار بلوری دارد. این ویژگی معمولاً باعث مقاومت بیشتر پلاستیک‌ها در برابر تجزیه می‌شود.

بااین‌حال، ساختارهای بلوری پلی‌استر زنبورها برخلاف بسیاری از پلاستیک‌های مصنوعی، به آرایش‌های بزرگ و بسیار منظم تبدیل نمی‌شوند. پژوهشگران احتمال می‌دهند همین تفاوت باعث شود آب و آنزیم‌ها راحت‌تر به پیوندهای شیمیایی ماده دسترسی پیدا کنند و آن را تجزیه کنند.

آزمایش‌ها همچنین نشانه‌هایی از فعالیت آنزیم‌های استراز را آشکار کردند که توانایی شکستن پیوندهای موجود در پلی‌استر را دارند. البته هنوز مشخص نیست کدام ویژگی ساختاری یا زیستی بیشترین نقش را در تجزیه ماده ایفا می‌کند.

پژوهشگران تأکید می‌کنند که پوشش لانه زنبورها فعلاً جایگزینی آماده برای پلاستیک‌های تجاری نیست. آن‌ها باید ابتدا سازوکار تجزیه ماده را بهتر بشناسند و مشخص کنند که آیا می‌توان ویژگی‌های آن را در مقیاس صنعتی بازتولید کرد یا خیر.

بااین‌حال، یافته‌ها نشان می‌دهند که طبیعت ممکن است راهی برای ترکیب انعطاف‌پذیری و دوام پلاستیک با قابلیت تجزیه نسبتاً سریع آن داشته باشد؛ خصوصیتی که می‌تواند به کاهش آلودگی پلاستیکی کمک کند.

پژوهش در ژورنالPNASمنتشر شده است.