Dr. V. Malūnavičius: „Pakeitę visus plastikus į bioskaidžius, neišvengsime žalos gamtai“

Vilniaus universiteto (VU) Gyvybės mokslų centro Mikrobiologijos ir biotechnologijos katedros mokslininko dr. Viliaus Malūnavičiaus ir jo kolegų vykdomi moksliniai tyrimai prisideda prie tvarių technologijų kūrimo, nes jų tikslas – mažinti atliekų kiekį ir kitą neigiamą poveikį aplinkai, kartu kuriant naudingus ir praktinę vertę turinčius sprendimus.

„Į tai, kas iš pirmo žvilgsnio gali atrodyti nenaudinga arba neverta tyrimų, mes žiūrime iš naujos perspektyvos ir randame būdų, kaip tai pritaikyti kuriant tvaresnį ir švaresnį pasaulį“, ‒ teigia dr. V. Malūnavičius.

Mikroorganizmai ir naujos technologijos

Pagrindinė dr. V. Malūnavičiaus mokslinių tyrimų kryptis yra susijusi su lipoliziniais fermentais, kuriuos išskiria bakterijos. Dar doktorantūros metu mokslininkas kartu su kolegomis pastebėjo, kad šie fermentai gali būti taikomi įvairiems polimerams skaidyti.  

„Mano ir kolegų šiuo metu atliekami moksliniai tyrimai labiausiai siejasi su biologiškai skaidžiu plastiku polikaprolaktonu (PCL).Taip pat tiriame ir kitus polimerus, tokius kaip polilaktinė rūgštis, kuri labai dažnai yra 3D spausdinimo medžiagų sudedamoji dalis, ir polietileno tereftalatas (PET), kuris įeina į plastikinių vandens buteliukų sudėtį. Tad labiausiai orientuojamės į poliesterinių plastikų skaidymą“, ‒ pasakoja mokslininkas. 
Dr. V. Malūnavičius su kolegomis vykdo tyrimus ir su biosurfaktantais ‒ paviršiaus aktyviosiomis medžiagomis, kurias išskiria mikroorganizmai.

„Šios medžiagos domina tiek mokslininkus, tiek pramonę, nes gali būti naudojamos bioremediacijoje, pasitelkus mikroorganizmus skaidant vandenyje netirpias atliekas (naftą, aliejų). Ieškome naujų medžiagų ir stengiamės atpiginti jau turimų junginių sintetinimą naudojant mikroorganizmus“, ‒ teigia tyrėjas. 

Mokslininkas prisideda ir prie palyginti mažai tyrinėtos gyvybės formos – archėjų ‒ tyrimų. Archėjos – tai vienaląsčiai mikroorganizmai, priklausantys atskirai gyvybės sričiai, pasižyminčiai unikalia ląstelių sandara ir biochemija. 

„Archėjos dažnai gyvena ekstremaliose aplinkose (pvz., labai karštose ar sūriose terpėse), tačiau randamos ir įprastose vietose, tokiose kaip dirvožemis ar vanduo. Laboratorijoje nagrinėjame, kaip būtų galima efektyviau kultivuoti tokius mikroorganizmus ir taikyti įvairiose srityse: fermentų, veikiančių ekstremaliose aplinkose, gamyboje, maisto pramonėje, antioksidantų gamyboje, kosmetikos pramonėje ir kitur. Šiuo metu stebime archėjų sintetinamus pigmentus“, ‒ pasakoja tyrėjas. 

Dr. Vilius Malūnavičius. Asmeninio archyvo nuotr.

Bioskaidūs plastikai – mažesnė, bet nenykstanti problema

Dr. V. Malūnavičiaus minėti fermentai gali būti taikomi plačiai – nuo maisto iki biodegalų gamybos. Tačiau šiuo atveju mokslininkus labiausiai domina atliekų tvarkymas. 

„Kadangi atliekų tvarkymo metu susidaro produktai, kuriuos vėliau būtų galima modifikuoti, mes galėtume sujungti atliekų skaidymą su esterių sinteze. Gauti junginiai gali būti taikomi maisto, kosmetikos, chemijos pramonės srityse, taip pat medicinoje. Esteriai naudojami kaip kvapiosios medžiagos: ananasų, kriaušių ar kitų vaisių kvapai“, ‒ vardija tyrėjas. 

Mokslininkų tiriamas polikaprolaktonas yra bioskaidus plastikas. Tokie plastikai suyra greičiau, tačiau neužtikrinus tinkamų sąlygų šios atliekos gali kauptis aplinkoje ir turėti neigiamą poveikį. 

„Polikaprolaktonas yra ir biologiškai skaidus, ir biologiškai suderinamas, todėl naudojamas medicinoje. Polilaktinė rūgštis irgi laikoma bioskaidžiu polimeru ir gali būti kompostuojama. Šiuos polimerus tiesiog išmetus į aplinką, irimo procesas vyks gerokai prasčiau. Efektyviam irimui reikalinga tinkama temperatūra, šviesos ir drėgmės kiekis, deguonies kiekis, tinkamų mikroorganizmų buvimas aplinkoje“, ‒ sako tyrėjas. 

Ne mažiau svarbu ir tai, kokie junginiai susidaro yrant šiems plastikams. Bioskaidūs plastikai gali suirti į mikroplastiką ar nanoplastiką ir kenkti aplinkai. 

„Moksliniai tyrimai rodo, kad jeigu plastiką suskaidome tiek, kad jis tampa skystas, tai reiškia, kad plastikas yra tirpus ir jau nekenkia organizmams. Bet jeigu yra suskaidomas iki mikro- ar nanodalelių, nors ir yra bioskaidus, vis tiek kenkia organizmams. Tad hipotetiškai, jeigu visus plastikus šiandien pakeistume į bioskaidžius, našta gamtai išliktų, tik ji, tikėtina, būtų gerokai mažesnė“, ‒ teigia mokslininkas.  

Polikaprolaktono skaidymo rezultatai. Asmeninio archyvo nuotr.

Atsigręžti į pritaikomumą skatina ir verslo ambicijos

Tyrėjas džiaugiasi, kad pastaraisiais metais verslo susidomėjimas jų mokslinių tyrimų rezultatais auga ir partnerysčių su verslu pavyksta užmegzti vis daugiau. 

„Patirtis bendradarbiaujant su įmonėmis tikrai yra labai gera. Smagu matyti, kad yra tiek daug inovatyvių įmonių, apie kurias kartais net nežinome. Taip pat malonu, kad verslui įdomūs mūsų atliekami darbai. Kai darbai yra pradžios stadijoje, mums labai naudinga sužinoti, su kokiomis problemomis susiduria įmonės, vertinga gauti ir patyrinėti jų mėginius. Tai leidžia apgalvoti, kokie sprendimai ir kaip galėtų būti taikomi“, ‒ pasakoja dr. V. Malūnavičius. 

Mokslininkas pažymi, kad dažniausiai verslo įmonių užsakymai yra susiję su mikroorganizmų moksliniais tyrimais – tiek jų kultivavimu, tiek naujų produktų kūrimu. 

„Įmonių užsakymu tiriame, kodėl auga arba neauga mikroorganizmai, kai yra paveikiami tam tikrais veiksniais. Turime darbų, kur siekiame rasti alternatyvius mikroorganizmų kultivavimo šaltinius, kurie būtų pigesni ir leistų sunaudoti nereikalingas medžiagas. Tai ypač aktualu maisto pramonėje ir atliekų tvarkymo srityje, nes leistų sukurti pridėtinės vertės produktus naudojant nebereikalingas atliekas. Taip pat ieškojome būdų, kaip gautas medžiagas panaudoti energijos, pavyzdžiui, biodujų, gavyboje. Turėjome ir užsakomųjų darbų, susijusių su vandens valymu. Siekėme palyginti, kaip skirtingos sąlygos veikia vandens valymo procesus“, ‒ atskleidžia tyrėjas. 

Paklaustas apie kylančius iššūkius, dr. V. Malūnavičius išskiria mokslinių tyrimų imlumą laikui, reikalingos aplinkos užtikrinimą ir tyrimų masto didinimo klausimus.

„Laboratorijoje mes dirbame su labai mažais tūriais, kiekiais, stengiamės užtikrinti idealią švarą, rezultatų pasikartojamumą. Tačiau tai neužtikrina, kad tą patį tyrimą atlikę lauko ar pramonės įmonės sąlygomis gausime tokius pat rezultatus“, ‒ pažymi tyrėjas. 

Ši problema ypač aktuali pramonės srityse, kuriose gamybos sąlygos yra visai kitokios nei sterilioje mokslinėje laboratorijoje.

„Medicinos ir vaistų pramonėje standartai yra labai aukšti: tiek patalpų švarai, tiek darbuotojų kompetencijai, tiek įrangos tikslumui keliami labai aukšti reikalavimai. O atliekų perdirbimo įmonėse sąlygos tikrai nėra tokios geros, nes pati sritis to nereikalauja. Todėl kartais sunku prognozuoti, kaip mūsų mikroorganizmai ar fermentai elgsis bandant kažką pagerinti tokiuose procesuose“, ‒ sako mokslininkas. 

Ne mažiau svarbu ir tai, kad bendradarbiaudami su verslu mokslininkai nežada rezultatų, dėl kurių nėra tikri. 

„Mūsų ambicijos kartais būna mažesnės nei verslo. Verslas dažnai stengiasi įgyvendinti labai ambicingas idėjas, sukurti ką nors visiškai naujo. Tuo tarpu mokslininkai šiuo klausimu yra atsargesni. Tad, kai susitinka verslas ir mokslas, yra labai gerai, nes priverčia mus, mokslininkus, būti ambicingesnius“, ‒ sako tyrėjas. 

Plastiko ateitis: tarp inovacijų ir realybės

Dr. V. Malūnavičius teigia, kad mokslinių tyrimų plastikų skaidymo srityje banga juda labai greitai ir ieškoma patikimesnių bei pigesnių metodų. 

„Turime tikrai nemažai būdų, kaip skaidyti polimerus. Nemanau, kad mokslinių tyrimų šioje srityje mažės, bet manau, kad ilgainiui nusistovės tam tikri pramoniniai standartai. Tikimės, kad ir mūsų moksliniai tyrimai galės prie to prisidėti. 

Šiandien jau matome, kad pavyksta suskaidyti plastikus, kurie buvo laikomi neskaidomais. Tik reikia supaprastinti ir atpiginti šiuos procesus“, ‒ sako tyrėjas. 

Nors vis daugiau kasdien naudojamų plastikų yra bioskaidūs, mokslininko teigimu, nemažai pramonės sričių vis dar naudoja sunkiai skaidomus plastikus dėl jų išskirtinių savybių.

„Nuo pakavimo iki technologinių taikymų vis dar intensyviai naudojami sunkiai skaidomi plastikai ir, norime to ar ne, jie ir toliau bus intensyviai naudojami dėl savo savybių. Neįmanoma to greitai pakeisti. Galime tikėtis tam tikrų naujovių, bet užtruks, kol jos bus įdiegtos į pramonę. Plastikas iš pramonės niekur nedings, bet atliekų tvarkymas, tiek mikroplastiko, tiek didelių kiekių plastikų, bus optimizuotas ir sugebėsime sumažinti poveikį gamtai ir žmogaus sveikatai“, ‒ viliasi tyrėjas.