في سابقة تاريخية، أعلن اتحاد من المؤسسات اليابانية أن المواد البلاستيكية القابلة للتحلل، باستثناء حمض البوليلاكتيك، يمكن أن تتحلل بواسطة الكائنات الحية الدقيقة حتى في أعماق البحار.
المؤسسات التي تقود البحث
كانت هذه الدراسة الرائدة بمثابة جهد تعاوني بين ست منظمات يابانية: جامعة طوكيو، والوكالة اليابانية لعلوم وتكنولوجيا الأرض البحرية، وجامعة غونما، والمعهد الوطني للتكنولوجيا والتقييم، والمعهد الوطني للعلوم والتكنولوجيا الصناعية المتقدمة، وجمعية البلاستيك الحيوي في اليابان.
مواقع تجريبية تمتد إلى الأعماق
أجرى الباحثون تجارب عبر مواقع مختلفة في أعماق البحار، بما في ذلك:
- ميساكي في محافظة كاناغاوا (العمق: 757 مترًا)
- هاتسوشيما في محافظة شيزوكا (العمق: 855 مترًا)
- Myojin Knoll بالقرب من جزر إيزو أوغاساوارا (العمق: 1292 مترًا)
- سهول أعماق البحار في امتداد كوروشيو (العمق: 5503 م)
- المياه المحيطة بميناميتوريشيما، أقصى نقطة شرق اليابان (العمق: 5552 مترًا).
ملاحظات العمل الميكروبي
تم العثور على المواد البلاستيكية القابلة للتحلل الحيوي مستعمرة بكثافة بواسطة الميكروبات، مما أدى إلى ظهور سطح خشن ومنقّر مع مرور الوقت مما يدل على التحلل البيولوجي (الصورة 1). وعلى الرغم من تباطؤ معدلات التحلل في الأعماق الأكبر، فقد تم تأكيد التحلل البيولوجي في جميع مواقع قاع البحر التي تم مسحها.
تقدير معدل التدهور
تشير التقديرات إلى أنه على عمق حوالي 1000 متر، يمكن أن يتحلل كيس بلاستيكي قابل للتحلل في غضون ثلاثة أسابيع إلى شهرين، بناءً على هذا البحث.
تم اكتشاف ميكروبات تحلل جديدة
من خلال التسلسل الجيني للـ 16S rRNA والتحليل الميتاجينومي، اكتشف الباحثون العديد من الأنواع الميكروبية الجديدة القادرة على تحليل المواد البلاستيكية القابلة للتحلل في أعماق البحار.
الآثار العالمية
ولا تقتصر الميكروبات التي تم تحديدها على المياه اليابانية؛ فهي موجودة في رواسب قاع البحر في جميع أنحاء العالم، مما يشير إلى أن المواد البلاستيكية القابلة للتحلل يمكن أن تتحلل على مستوى العالم في بيئات أعماق البحار.
النتائج المنشورة
نُشرت النتائج في النسخة الإلكترونية من المجلة العلمية الدولية "Nature Communications" في 26 يناير 2024 (بتوقيت اليابان) (الصورة 2).
خلفية البحث
ومع إنتاج نحو 400 مليون طن من البلاستيك سنويا ودخول نحو 8 ملايين طن إلى المحيطات كل عام، هناك حاجة ملحة إلى "المواد البلاستيكية القابلة للتحلل الحيوي" والتي يمكن أن تتحلل بالكامل بواسطة الميكروبات إلى ثاني أكسيد الكربون والماء.
المشكلة مع البلاستيك التقليدي
لا تتحلل المواد البلاستيكية التقليدية مثل البولي إيثيلين والبولي بروبيلين في أي بيئة طبيعية، سواء على الأرض أو في الماء.
الدراسة بالتفصيل
ولاحظت الدراسة تحلل مختلف البوليمرات القابلة للتحلل الحيوي، بما في ذلك البوليستر الميكروبي (PHA)، وحمض البوليلاكتيك (PLA)، ومشتقات إستر السكاريد، في أعماق البحار لفترات تتراوح بين 3 إلى 14 شهرًا.
أعماق البحار مقابل معدلات التدهور الساحلي
كانت معدلات التحلل الحيوي على أعماق 1000 متر تقريبًا من خمس إلى عُشر المعدلات الموجودة على الشاطئ، وواحد على العشرين على أعماق 5000 متر (الصورة 3).
الآفاق المستقبلية
أثبتت هذه الدراسة أن المواد البلاستيكية القابلة للتحلل يمكن بالفعل أن تتحلل بواسطة الميكروبات حتى في أعماق البحار حيث تتراكم النفايات البلاستيكية البحرية في نهاية المطاف.
نحو الحل
إن الاستخدام السليم للمواد البلاستيكية القابلة للتحلل، وخاصة في المنتجات التي قد تتسرب إلى المحيط بشكل لا مفر منه، أمر ضروري لمكافحة التلوث البحري في المستقبل.
تطوير مواد بلاستيكية بحرية عالية الأداء وقابلة للتحلل
ويهدف التطوير المستقبلي إلى إنتاج مواد بلاستيكية بحرية قابلة للتحلل بيولوجيًا عالية الأداء تحافظ على خصائصها قيد الاستخدام ولكنها تبدأ في التحلل عند وصولها إلى البحر.
