O soluție naturală pentru deșeurile de plastic: căptușelile cuibului de albine
Sute de milioane de tone metrice de plastic sunt produse anual, iar cea mai mare parte ajunge în gropi de gunoi sau poluează mediul natural după utilizare. Aceste materiale persistă zeci sau chiar sute de ani. Cercetătorii caută soluții, iar o echipă de oameni de știință ar putea fi găsit una chiar în cuiburile albinelor.
Un studiu publicat în Proceedings of the National Academy of Sciences arată că un plastic natural produs de albine poate oferi lecții de design pentru materiale care se descompun natural într-un timp mult mai scurt.
Albina „de celofan” și cuiburile ei din plastic
Albina denumită sugestiv „de celofan”, sau Colletes inaequalis, a fost descoperită acum aproape 50 de ani. Cercetătorii au observat că insecta își căptușește cuiburile subterane cu un material flexibil și translucid, fabricat din poliester și mătase. Materialul este produs într-o glandă specializată, numită glanda lui Dufour, conectată la acul albinei.
În mod interesant, căptușelile cuiburilor nu păreau să se acumuleze în timp la locurile de cuibărit, ceea ce sugera că se degradează rapid, deși sunt fabricate dintr-un tip de poliester. Autorii studiului notează că albinele din acest gen cuibăresc anual în agregări care pot cuprinde peste 10.000 de cuiburi individuale, iar generațiile succesive revin la aceleași locuri și construiesc cuiburi noi subteran, an de an, timp de decenii. În ciuda acestei adăugări perpetue de plastic în sol, materialul nu pare să se acumuleze în agregările de Colletes.
Poliesterul produs de albinele de celofan seamănă cu polietilena prin structura moleculară. Majoritatea materialelor sintetice comparabile rezistă degradării, chiar și în condiții de compostare industrială. Cercetătorii cred că materialul cuibului ar putea oferi o alternativă la plasticele nedegradabile, însă acesta nu fusese studiat în profunzime.
O analiză amănunțită, primul pas spre soluții viitoare
Deoarece poliesterul din cuib nu fusese analizat detaliat de la descoperirea sa, echipa a luat problema în propriile mâini. Pentru a caracteriza mai bine materialul, cercetătorii au efectuat teste chimice, măsurători termice, microscopie și difracție de raze X pe material proaspăt construit și apoi din nou după patru, șapte și 11 luni, pentru a determina cât de repede se degradează. Toate probele au fost recoltate din același sit.
Materialul a arătat o degradare impresionantă într-un interval scurt de timp. În sol natural, cantitatea de poliester din căptușeală a scăzut de la 73% la 40% din greutatea cuibului în patru luni. După șapte luni, căptușelile au dezvoltat fisuri vizibile, iar după 11 luni au devenit casante și sfărâmicioase. Cu toate acestea, în ciuda degradării rapide, materialul a fost inițial destul de flexibil și și-a păstrat cu ușurință forma originală atunci când a fost pliat sau mototolit, ceea ce îl face un model valoros pentru plasticele de unică folosință, utilizate și aruncate într-un timp scurt.
Cercetătorii nu sunt încă siguri de ce materialul se descompune atât de repede, dar analiza le-a oferit câteva indicii pentru studii viitoare. Analiza compozițională a arătat că aproximativ 60% din poliesterul proaspăt avea o structură cristalină. Acest lucru este asociat în general cu o rezistență mai mare la descompunere, însă materialul cuibului pare să fie o excepție. Există indicii că cristalele erau slab organizate și ar putea lăsa mai multe legături vulnerabile expuse la apă și enzime, dar cercetătorii spun că sunt necesare mai multe teste pentru a confirma.
Căptușelile noi și cele vechi de patru luni conțineau, de asemenea, enzime capabile să rupă legăturile esterice într-o substanță de test, ceea ce sugerează un alt posibil rol în degradare. Autorii studiului concluzionează că rezultatele stabilesc poliesterul produs de Colletes drept o resursă valoroasă în efortul pentru o economie a plasticului mai sustenabilă, iar cercetările viitoare ar trebui să investigheze sursa acestei degradări remarcabile pentru a informa designul următoarei generații de poliesteri cu adevărat sustenabili, asemănători polietilenei.
