Projekti / Programi
Razgradnja plastike s poliekstremotolerantnimi glivami
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 4.06.04 |
Biotehnika |
Biotehnologija |
Mikrobna biotehnologija |
| Koda |
Veda |
Področje |
| 2.08 |
Tehniške in tehnološke vede |
Okoljska biotehnologija |
plastika, mikroplastika, onesnaževanje, razgradnja plastike, bioremediacija, ravnanje z odpadki, ekstremofilni mikroorganizmi, glive
Raziskovalci (14)
Organizacije (2)
Povzetek
Onesnaženje s plastičnimi polimeri je postalo en najbolj perečih problemov sodobnega časa. Predmete iz trdovratnih plastičnih materialov proizvajamo v vse večjih količinah, ki se trenutno približujejo 400 milijonom ton na leto. Poskuse oblikovanja krožne ekonomije plastike ovirajo visoki stroški, velika raznolikost plastičnih materialov, kompleksne mešanice različnih polimerov in proizvodi iz različnih materialov. Medtem pa se plastika, vključno z mikroplastiko, nalaga v vseh, celo najbolj odročnih okoljih na planetu. Negativni učinki tega onesnaženja za ekosisteme in zdravje človeka šele pričenjamo razumeti, njihov vpliv pa bo najverjetneje dolgotrajen. Tudi če bi ustavili vso proizvodnjo plastike, bi ostanki neprimernega odlaganja v preteklosti predstavljali veliko okoljsko breme še desetletja, če ne stoletja. Mikrobne hidrolaze, sposobne preoblikovanja ali razgradnje plastičnih polimerov, vse bolj prepoznavamo kot potencialno tehnologijo za biodepolimerizacijo plastike, ki bi nam omogočila popolno biološko recikliranje plastike. Uporaba mikroorganizmov za pretvorbo plastičnih odpadkov v neškodljive majhne molekule ali celo v produkte z visoko vrednostjo bi predstavljala alternativo konvencionalnemu recikliranju ali sežigu in bi odpirala nove možnosti za remediacijo tam, kjer zbiranje plastike ni mogoče. Kljub nekaterim uspehom je biološka razgradnja sicer biološko nerazgradljivih polimerov še vedno na ravni laboratorijskih poskusov. Poleg nezadostnega poznavanja ustreznih mikroorganizmov za razgradnjo je eden od razlogov za to tudi odsotnost jasno definiranih, standardiziranih in optimiziranih metod za presejanje in analizo mikrobne razgradnje plastike. Glive so s svojo proizvodnjo številnih in zelo raznolikih zunajceličnih encimov sposobne razgradnje nekaterih najbolj kompleksnih organskih materialov, kar jih poznamo. Kljub temu je raznolikost znanih encimov, ki delujejo na sintetične polimere, zelo omejena. Napredek v zadnjih letih nam je zagotovil dostop do novih sevov iz prej spregledanih habitatov, ki so bili kot potencialni viri novih encimov doslej zanemarjeni. Med njimi so poliekstremotolerantne glive, prilagodljive vrste, ki jih najdemo na nekaterih najbolj nepričakovanih delih planeta in ki so sposobne razgrajevati širok spekter različnih virov hranil. Naši preliminarni rezultati kažejo, da imajo nekatere od teh gliv nikoli prej opažene sposobnosti razgradnje plastičnih polimerov. To vključuje tudi (po našem vedenju) doslej najboljšo znano indikacijo razgradnje polipropilena. Glavni cilji predlaganega projekta so: 1. Določiti potencial za razgradnjo različnih plastičnih polimerov pri 5-15 poliekstremotolerantnih glivah. Pet obetavnih kandidatov smo identificirali že s pomočjo preliminarnega presejanja. 2. Sestaviti in standardizirati metodologijo za presejanje in testiranje biorazgradnje plastike, kar bo povečalo vpliv in doprinos projekta h kasnejšim raziskavam. 3. Presejati 400 sevov poliekstremotolerantnih gliv za dodatne razgrajevalce plastike, pri čemer bomo uporabili največjo zbirko gliv iz ekstremnih okolij na svetu, s katero upravljajo člani projektne skupine. 4. Identificirati mehanizme za razgradnjo plastike pri petih izbranih poliekstremotolerantnih glivah s pomočjo genomike, transkriptomike in heterologne ekspresije. 5. Preizkusiti delovanje konzorcija najboljših razgrajevalcev plastike v pilotni razgradnji kompleksne mešanice plastik. Mikrobna razgradnja plastike mora postati del rešitve za vse večjo proizvodnjo plastike in z njo povezano okoljsko breme. V projektu bomo uporabili temno snov glivne diverzitete iz ekstremnih okolij za identifikacijo novih vrst in njihovih mehanizmov za razgradnjo plastičnih polimerov.
