MicroBeast: Razumevanje mikrobne razgradnje za napredne trajnostne materiale in tehnike biorazgradnje za boj proti onesnaževanju s plastiko

Proizvodnja plastike se po vsem svetu povečuje zaradi njene široke uporabe na različnih področjih. Zaradi teh visokih proizvodnih stopenj, pomanjkanja okolju prijaznejših plastičnih alternativ in, kar je še pomembneje, zaradi neustreznega ravnanja z odpadki in pomanjkanja učinkovitih sistemov recikliranja, se plastični odpadki kopičijo v okolju in povzročajo veliko škodo številnim ekosistemom in zdravju ljudi. Zaradi teha je potrebno breme plastičnih odpadkov za naše okolje obravnavati z (i) razvojem novih bioloških in okolju prijaznih alternativ plastiki na osnovi nafte, (ii) raziskovanjem dejavnikov biorazgradnje (biotskih in abiotskih), ki omogočajo razgradnjo plastike, in (iii) razvoj učinkovitih sistemov (bio)razgradnje in/ali recikliranja. V projektu MicroBeast bomo uporabili vse tri pristope. Delovni paket (WP) 1 bo osredotočen na razvoj novih in izboljšanih biokompozitnih filmov na osnovi naravnih polimerov, kot sta alginat in celuloza. Lastnosti osnovnih biokompozitnih filmov bodo prilagojene z uporabo kristalov nanoceluloze, plazemske obdelave in kemičnih modifikacij. Vzporedno bo potekala študija biorazgradnje z mikrobiomom zemlje. Tam bodo spremljali hitrost razgradnje ter spremembe fizikalnih in kemijskih lastnosti filmov. Vzorci in rezultati, zbrani med WP1, bodo nato uporabljeni v WP2 in WP3. WP2 bo namenjen poglobljeni analizi razgradnje biokompozitnega filma, ki ga posreduje mikrobiom. Identificirane bodo glavne mikrobne vrste in njihovi funkcionalni geni ter izvedena obsežna bioinformatska analiza, da se določi mehanizem procesa biorazgradnje. Nazadnje bomo v WP3 raziskovali encimski del procesa biorazgradnje. Po določitvi glavnih razredov encimov, vključenih v proces biorazgradnje, bomo najprej razvili protokol encimske razgradnje z uporabo komercialno dostopnih encimov. Na podlagi pomanjkljivosti teh komercialnih encimov bo uporabljen pristop encimskega inženiringa, da bi razvili nove, omnipotenten različice encimov s širokim spektrom aktivnosti, ki so sposobne depolimerizirati naše biokompozitne filme v njihove osnovne gradnike. Skupaj rezultati projekta MicroBeast ne bodo prinesli le novih različic encimov z visoko sposobnostjo razgradnje in novih bioloških materialov, ki bi lahko nadomestili nekatere običajne plastike, ampak, kar je še pomembneje, pridobili znanje o potencialu naravnega sveta (bio- polimeri, mikrobi in njihovi encimi), ki bi lahko pomagal rešiti naš vedno večji problem plastičnih odpadkov.