Ieder mens gebruikt, gemiddeld, 30 kg plastic per jaar. Aangezien de wereldwijde levensverwachting momenteel ongeveer 70 jaar bedraagt, elke persoon zal in zijn of haar leven zo'n twee ton plastic weggooien. Vermenigvuldig dat met het aantal mensen op aarde - dat constant groeit - en het totaal is onthutsend.

In het licht hiervan, Francesco Stella, een hoogleraar en hoofd van het Supramoleculaire Nanomaterialen en Interfaces Laboratory aan EPFL's School of Engineering, begon na te denken over de vraag of er een manier was om het probleem van gebruikte kunststoffen op te lossen en effectiever te recyclen. Stellacci richtte een samenwerking op met Prof. Sebastian J. Maerkl in het Bioengineering Institute van EPFL en zij besloten samen een Ph.D. student, Simone Giaveri, het team heeft zijn conclusies gepubliceerd, gebaseerd op wetenschappelijk onderzoek, in Geavanceerde materialen .

Na het bekijken van de bestaande beschikbare opties voor het recyclen van plastic, de ingenieurs besloten een geheel nieuwe aanpak te bedenken. "Als we biologisch afbreekbare kunststoffen gebruiken, het afbraakproces laat residu achter dat moet worden opgeslagen of begraven. Hoe meer land hiervoor wordt toegewezen, hoe minder land beschikbaar is voor landbouw, en er zijn gevolgen voor het milieu waarmee rekening moet worden gehouden, aangezien het biodegradatieproduct noodzakelijkerwijs het ecosysteem van het gebied verandert, ", zegt Stellacci. Dus hoe kunnen we een alomvattende oplossing bedenken voor het probleem van het recyclen van kunststoffen? Een deel van het antwoord zou heel goed uit de natuur zelf kunnen komen.

Een parelketting

Eiwitten zijn een van de belangrijkste organische verbindingen waaruit onze wereld bestaat. Zoals DNA, ze maken deel uit van de familie van polymeren; eiwitten zijn lange ketens van moleculen, of monomeren, bekend als aminozuren. "Een eiwit is als een parelsnoer, waarbij elke parel een aminozuur is. Elke parel heeft een andere kleur, en de kleurvolgorde bepaalt de snaarstructuur en daarmee de eigenschappen ervan. In de natuur, eiwitketens vallen uiteen in de samenstellende aminozuren en cellen zetten dergelijke aminozuren weer bij elkaar om nieuwe eiwitten te vormen, dat wil zeggen dat ze nieuwe parelsnoeren maken met een andere kleurvolgorde", zegt Giaveri.

In het labortorium, Giaveri probeerde aanvankelijk deze natuurlijke cyclus te repliceren, buiten levende organismen. "We selecteerden eiwitten en verdeelden ze in aminozuren. Vervolgens stopten we de aminozuren in een celvrij biologisch systeem, die de aminozuren weer samenvoegden tot nieuwe eiwitten met totaal andere structuren en toepassingen, " legt hij uit. Bijvoorbeeld, Giaveri en Stellacci hebben zijde met succes omgezet in een eiwit dat wordt gebruikt in de biomedische technologie. "Belangrijk, als je eiwitten op deze manier afbreekt en assembleert, de kwaliteit van de geproduceerde eiwitten is precies dezelfde als die van een nieuw gesynthetiseerd eiwit. Inderdaad, je bouwt iets nieuws, ' zegt Stellacci.

Kunststof is een polymeer, te

Dus wat is het verband tussen eiwitassemblage en plastic recycling? Omdat beide verbindingen polymeren zijn, de mechanismen die van nature in eiwitten voorkomen, zouden ook op kunststoffen kunnen worden toegepast. Hoewel deze analogie veelbelovend klinkt, Stellacci waarschuwt dat het ontwikkelen van dergelijke methoden niet van de ene op de andere dag zal gebeuren. "Het vereist een radicaal andere mentaliteit. Polymeren zijn parelsnoeren, maar synthetische polymeren zijn meestal gemaakt van parels die allemaal dezelfde kleur hebben en als de kleur anders is, doet de volgorde van de kleur er zelden toe. Verder, we hebben geen efficiënte manier om synthetische polymeren uit verschillende kleuren parels te assembleren op een manier die hun volgorde regelt." Hij zou er ook op wijzen, echter, dat deze nieuwe benadering van plastic recycling de enige lijkt te zijn die echt vasthoudt aan het postulaat van een circulaire economie. "In de toekomst, duurzaamheid zal inhouden dat upcycling tot het uiterste wordt gedreven, veel verschillende voorwerpen bij elkaar gooien en het mengsel recyclen om elke dag een ander nieuw materiaal te produceren. De natuur doet dit al, " concludeert hij.