Czy z plastikowej butelki można stworzyć żywność?

Plastik i żywność rzadko pojawiają się w tym samym kontekście. Tymczasem naukowcy ze Southern Illinois University Carbondale badają, czy odpady z tworzyw sztucznych mogą stać się surowcem do produkcji składników żywności. Efektem prowadzonych prac są eksperymentalne ciasteczka drukowane w technologii 3D, znane jako µBites.

Choć pomysł może wydawać się kontrowersyjny, badacze podkreślają, że nie chodzi o dodawanie plastiku do żywności. Celem jest wykorzystanie procesów biologicznych do przekształcania związków pochodzących z tworzyw sztucznych w wartościowe składniki odżywcze. Projekt pokazuje, jak biotechnologia może wspierać gospodarkę o obiegu zamkniętym i tworzyć nowe sposoby wykorzystania odpadów.

 

 

Czym są ciasteczka µBites?

µBites to prototypowy produkt spożywczy opracowywany przez zespół badawczy kierowany przez dr. Lahiru Jayakody'ego. Projekt bada możliwość wykorzystania politereftalanu etylenu (PET), powszechnie stosowanego do produkcji butelek na napoje, jako źródła związków chemicznych wykorzystywanych przez mikroorganizmy do wytwarzania składników żywności.

Technologia znajduje się obecnie na etapie badań laboratoryjnych i nie została jeszcze dopuszczona do komercyjnej produkcji.

 

 

 

Jak działa przekształcanie PET w składniki żywności?

Proces opracowany przez naukowców obejmuje kilka etapów i łączy metody chemiczne oraz biotechnologiczne.

Na początku odpady PET oraz biomasa roślinna, między innymi pozostałości po uprawach kukurydzy, są rozkładane pod wpływem wysokiej temperatury i ciśnienia. W efekcie powstaje mieszanina związków bogatych w węgiel.

Następnie otrzymany roztwór staje się pożywką dla specjalnie dobranych mikroorganizmów. Naukowcy wykorzystują drożdże, których metabolizm został odpowiednio zmodyfikowany, aby mogły wykorzystywać nietypowe źródła węgla.

W trakcie wzrostu mikroorganizmy produkują:

• białka,
• lipidy,
• witaminy,
• inne związki o potencjalnym znaczeniu żywieniowym.

Powstała biomasa może zostać wykorzystana jako materiał do drukowania żywności w technologii 3D.

Czy takie ciasteczka zawierają mikroplastik?

        Nie.

To jedno z najczęściej zadawanych pytań dotyczących projektu µBites.

Tworzywo sztuczne nie trafia bezpośrednio do gotowego produktu. Najpierw jest rozkładane do prostszych związków chemicznych, które następnie są metabolizowane przez mikroorganizmy. W efekcie końcowy produkt nie zawiera cząstek plastiku.

Badacze porównują ten proces do produkcji mleka przez krowę. Zwierzę spożywa trawę, jednak mleko nie zawiera fragmentów źdźbeł. Podobnie biomasa wykorzystywana do produkcji µBites nie zawiera plastiku użytego na początku procesu.

 

 

 Dlaczego naukowcy chcą produkować żywność z odpadów plastikowych?

Projekt odpowiada na dwa globalne wyzwania.

Pierwszym jest rosnąca ilość odpadów z tworzyw sztucznych. Według szacunków Międzynarodowej Unii Ochrony Przyrody do środowiska każdego roku trafiają dziesiątki milionów ton odpadów plastikowych.

Drugim wyzwaniem jest bezpieczeństwo żywnościowe. Organizacje międzynarodowe zwracają uwagę, że setki milionów ludzi na świecie nadal doświadczają niedoborów żywności.

Wykorzystanie odpadów jako zasobów wpisuje się w ideę gospodarki cyrkularnej, której celem jest maksymalne ograniczenie marnowania surowców.

 

Co wspólnego mają ciasteczka z PET i misje kosmiczne?

Jedną z inspiracji dla projektu był NASA Deep Space Food Challenge, program wspierający rozwój nowych systemów produkcji żywności na potrzeby długotrwałych misji kosmicznych.

Podczas wypraw na Księżyc lub Marsa dostęp do surowców będzie bardzo ograniczony. Każdy materiał odpadowy może stać się cennym zasobem. W takich warunkach możliwość przekształcania opakowań lub innych materiałów bogatych w węgiel w składniki żywności mogłaby wspierać samowystarczalność załogi.

To właśnie potrzeba efektywnego wykorzystania zasobów skłoniła badaczy do spojrzenia na tworzywa sztuczne z zupełnie nowej perspektywy.

 

 

Gospodarka o obiegu zamkniętym w praktyce

Naukowcy podkreślają, że ich celem nie jest produkowanie żywności z przypadkowych odpadów zbieranych z wysypisk.

Projekt koncentruje się na tworzeniu kontrolowanych obiegów materiałowych, w których odpowiednio zaprojektowane tworzywa i opakowania mogą być ponownie wykorzystywane jako surowiec dla procesów biologicznych.

W takim modelu:

• opakowanie trafia do procesu rozkładu,
• związki chemiczne stają się pożywką dla mikroorganizmów,
• mikroorganizmy wytwarzają wartościowe składniki,
• produkty uboczne są ponownie zawracane do procesu.

Według zespołu badawczego już dziś możliwe jest wykorzystanie nawet 85-90% materiału wejściowego, a część wody oraz niektórych produktów ubocznych może zostać ponownie użyta.

 

Jakie znaczenie dla laboratoriów ma ten projekt?

Choć technologia znajduje się na wczesnym etapie rozwoju, stanowi interesujący przykład połączenia kilku obszarów nowoczesnej nauki:

• mikrobiologii przemysłowej,
• inżynierii metabolicznej,
• biotechnologii żywności,
• procesów fermentacyjnych,
• analityki laboratoryjnej,
• technologii druku 3D.

Dla zespołów badawczo-rozwojowych projekt pokazuje, jak odpady mogą stać się źródłem nowych produktów o wysokiej wartości dodanej. To również przykład rosnącego znaczenia bioprocesów w realizacji celów zrównoważonego rozwoju.

 

 

 

Jakie są obecne ograniczenia technologii?

Najważniejszym wyzwaniem pozostaje potwierdzenie bezpieczeństwa produktu.

Obecnie naukowcy prowadzą badania dotyczące:

• strawności,
• potencjalnych reakcji alergicznych,
• profilu odżywczego,
• bezpieczeństwa spożycia.

Dopiero po zakończeniu pełnej oceny bezpieczeństwa możliwe będzie przejście do kolejnych etapów rozwoju technologii i rozważanie jej praktycznych zastosowań.

 

Innowacja, która zmienia sposób myślenia o odpadach

Choć ciasteczka µBites pozostają na etapie badań, projekt pokazuje potencjał nowoczesnej biotechnologii w rozwiązywaniu problemów środowiskowych i surowcowych. W przyszłości podobne rozwiązania mogą znaleźć zastosowanie nie tylko w sektorze spożywczym, ale również w produkcji biomateriałów, składników chemicznych czy systemach wspierających eksplorację kosmosu.

Niezależnie od tego, czy technologia trafi kiedyś do masowej produkcji, już dziś stanowi interesujący przykład tego, jak nauka może zmieniać sposób postrzegania odpadów - nie jako problemu, ale jako potencjalnego zasobu.

 

Najważniejsze wnioski
Naukowcy opracowują technologię wykorzystującą PET do produkcji składników żywności.
Proces opiera się na rozkładzie tworzyw sztucznych i wykorzystaniu mikroorganizmów.
Gotowy produkt nie zawiera mikroplastiku.
Projekt powstał między innymi dzięki wsparciu programu NASA Deep Space Food Challenge.
Technologia wpisuje się w założenia gospodarki o obiegu zamkniętym i upcyclingu odpadów.
Obecnie trwają badania potwierdzające bezpieczeństwo produktu przed potencjalnym zastosowaniem komercyjnym.

 

Chcesz dowiedzieć się więcej?

Odsłuchaj najnowszy odcinek podcastu Balancing The Future z METTLER TOLEDO

_____________________________________

Czy można wyprodukować żywność z plastiku?

Tak, naukowcy badają możliwość wykorzystania związków chemicznych pochodzących z PET jako źródła węgla dla mikroorganizmów produkujących składniki żywności. Nie oznacza to jednak bezpośredniego dodawania plastiku do żywności.

Czy ciasteczka µBites zawierają mikroplastik?

Nie. Zgodnie z założeniami technologii PET jest najpierw rozkładany do prostszych związków chemicznych, które następnie są przetwarzane przez mikroorganizmy.

Co to jest PET?

PET (politereftalan etylenu) to tworzywo sztuczne powszechnie wykorzystywane do produkcji butelek na napoje oraz opakowań spożywczych.

Czy ciasteczka z PET są już dostępne na rynku?

Nie. Projekt znajduje się na etapie badań laboratoryjnych, a naukowcy prowadzą obecnie analizy dotyczące bezpieczeństwa produktu.

Czym jest upcycling plastiku?

Upcycling to proces przekształcania odpadów w produkty o wyższej wartości użytkowej niż materiał wyjściowy. W przypadku µBites celem jest wykorzystanie tworzyw sztucznych do wytwarzania wartościowych składników biologicznych.