מדי שנה מיוצרים בעולם כ-350 מיליון טון של פלסטיק, כאשר כמחצית מהמוצרים מעוצבים ומתוכננים לשימוש חד-פעמי. מחירו הזול של הפלסטיק, תכונותיו (שילוב של קשיות עם גמישות ויכולתו להכיל נוזלים) ומגוון השימושים שניתן לעשות בו, הם שהפכו אותו לחומר כל כך נפוץ וגם לבעייתי כל כך לסביבה.
אחת מהדרכים להתמודד עם כמויות הפלסטיק האדירות שאנחנו מייצרים וצורכים היא מיחזור, אך הטכנולוגיות שקיימות היום, כמו מיחזור בעזרת חום, פוגעות בתכונות המכאניות של הפולימר (שם ניתן לשרשרת ארוכה של מולקולות המחוברות אחת לאחרת, כמו בחלבון) ומאופיינות בחסרונות נוספים, כמו הצורך להשתמש בממסים אורגניים, טמפרטורות גבוהות ומיון אשפה.
באוניברסיטת בן גוריון חוקרים דרך פשוטה וידידותית לסביבה למחזר PET, סוג נפוץ של פלסטיק: פירוק ביולוגי על-ידי חיידקים שמסוגלים לפרק פוליאתילן (פולימר, שרשרת ארוכה של יחידות אתילן המחוברות זו לזו בקשרים כימיים).
לאחרונה, נחתם הסכם שיתוף פעולה מחקרי בין Technologies BGN, חברת מסחור הטכנולוגיה של אוניברסיטת בן-גוריון בנגב, לבין חברת ECOIBÉRIA הפורטוגלית, במסגרתו מתוכנן פרויקט הוכחת היתכנות שיימשך שנה ומטרתו להראות מסוגלות לבצע את תהליך פירוק הפלסטיק.
20 שנות מחקר
"המחקר שלנו במעבדה לביוטכנולוגיה סביבתית והמחלקה להנדסת ביוטכנולוגיה באוניברסיטת בן-גוריון עסק בפירוק של פלסטיק ופולימרים שונים של פלסטיק." אומר פרופ׳ אריאל קושמרו מהמחלקה להנדסת ביוטכנולוגיה שבאוניברסיטת בן גוריון. "מי שהוביל את המחקר זה פרופ' אלכס סיוון- שעסק בזה בזמן שהמחקר בעולם בנושא פירוק ביולוגי של פלסטיק היה ממש בחיתוליו".
המחקר התחיל כבר לפני כ-20 שנה. "יצאנו מנקודת הנחה שפירוק ביולוגי נגזר מהדרישה של המיקרואורגניזם למקור אנרגיה ופחמן", אומר קושמרו. "לשם כך הם מפרקים חומרים אורגניים: שרשראות של פחמנים כמו למשל סוכרים למיניהם ואפילו חלבונים. חשבנו- גם הפלסטיק, גם הפוליאתילן וגם ה PET הם שרשראות פחמניות בסופו של דבר. אז הכנו סוג של ״תרבית העשרה״: לקחנו קרקע שהזדהמה לאורך השנים בפלסטיק או בPET, ביחד עם החיידקים שבה, הוספנו את החומר שרצינו שיפרקו ונתנו להם לעבוד במשך שבועות עד חודשים. בסופו של דבר, אחרי מספר ניסיונות, ראינו מיקרואורגניזם שגדלים ומנצלים את הפוליאתילן כמקור פחמן ואנרגיה- אותם חיידקים שמסוגלים להתמודד עם הפולימרים".
בעיה מרכזית שעמדה בפני החוקרים היא שבטבע, בניגוד לתהליך במעבדה, לא מתבצע פירוק ביולוגי של PET. "הבנו שצריך להכריח את החיידקים להשתמש בשרשראות הפחמניות של הפולימר, כלומר לגדל אותם בסביבה חסרת פחמן אחר למעט הפולימרים שבפלסטיק כדי לחיות." אומר קושמרו "כמובן שלצורך התהליך לא מספיק לתת את השרשראות הפחמניות והיינו צריכים לתת להם כל מיני תוספים כמו מקורות חנקן, פוספסט ועוד כדי שיהיה להם יותר קל לעשות את הפירוק.".
במהלך המחקר, גילו החוקרים כמה סוגי חיידקים שיודעים לפרק בהצלחה את הפולימרים - אותן שרשראות מולקולריות ארוכות שמהן עשויים חומרי הפלסטיק. "הראנו שתוך 30 יום אנחנו יכולים להוריד בין 10-20 אחוז ממשקלו על-ידי פעילות החיידקים, כלומר, החיידקים פירקו חלק מהפולימרים ופלטו פחמן דו-חמצני בתהליך הנשימה. בנוסף, כאשר בחנו את אותו פוליאתילן ששמנו בקרקע בשיטות מיקרוסקופיות וספקטרליות, ראינו שהוא עבר תהליכי התפרקות". כך, הצליחו החוקרים ליצור "בנק" של זני חיידקים שיודעים לפרק פוליאתילן לאבני הבניין שלו.
את הפוטנציאל שטמון במחקרם של קושמרו וסיוון זיהתה חברת ECOIBÉRIA הממוקמת בצפון פורטוגל. החברה, שמתמחה במחזור של בקבוקי פלסטיק מסוג PET פנתה לTechnologies BGN לשם שיתוף פעולה מחקרי: החוקרים יבדקו במעבדה בישראל איך החיידקים מפרקים את ה-PET וכיצד ניתן להפריד את תוצרי הביניים בתור חומרי גלם. אםמחקר ההיתכנות יצליח, תהיה השקעה נוספת לפיילוט. כלומר, מדובר על לפחות שנתיים-שלוש עד שניתן יהיה ליישם את הטכנולוגיה הזו בתעשייה.
תוצאות המחקר המשותף עשויות לייעל את תהליך מיחזור הפלסטיק הנהוג היום, שהוא מסורבל למדי: לאחר שאוספים את בקבוקי הפלסטיק מפחי המחזור, הם מופרדים לפי סוגיהם ולפי צבעם. לאחר מכן גורסים אותם לשבבים קטנים, שאותם מתיכים והופכים ליריעות של חומר גלם וסיבים.
להחזיר את הפלסטיק למקור
"היום, אם רוצים למחזר באופן יעיל, צריך להפריד בין בקבוקי מים לבקבוקי חלב ולמכלי שמפו ועוד, והצורך להפריד בין סוגי הפלסטיק, זה שהופך את התהליך למורכב", אומר ד"ר נועם ואן דר האל, שחקר מיקרופלסטיק באוניברסיטת חיפה.
"למעשה, קשה מאוד למחזר מוצר פלסטיק לאותה רמת איכות שהיה במקור והיום, במקום למחזר בקבוק בחזרה לבקבוק, ממחזרים אותו למשטח ריצוף של גן שעשועים, לספסל או לחומר בנייה. לכן, לא מדובר במיחזור במלוא מובן המילה".
לפי קושמרו, התוצר שמתקבל בפירוק הביולוגי שנעשה במעבדה הוא חומר הגלם המקורי. "מה שאנחנו מנסים לייצר ביחד עם ECOIBÉRIA זה תהליך שבו אותם שבבים של PET יתפרקו לחומרי המקור כך שהמוצר שיימכר יהיה חומרי הגלם המקוריים. אחת הסיבות שמחזור לא עובד בצורה טובה זה שחומרי הגלם ליצור הפלסטיק שמקורם בנפט גולמי, יותר נקיים ויותר זולים מאשר פלסטיק ממוחזר. אז הרעיון, שהוא לא רק שלנו, זה שמיקרואורגניזמים או אנזימים ינסו לפרק את השרשראות ולמעשה אנחנו נוכל לחלץ מהתערובת את חומרי הגלם ולייצר מחדש את הPET כפי שמייצרים בתעשייה".
בנוסף, לפי קושמרו, גם מבחינת כלכלית פירוק ביולוגי הוא הרבה יותר זול מתהליכים תרמיים או כימים של מיחזור.
למה לא בישראל?
ומה לגבי פיתוח שיטת המחזור הזו בשוק הישראלי? "היו לנו פרויקטים של מחקר בישראל אבל אנחנו מדברים פה על פעילות מול חברה פורטוגלית שהיא ממוקדת מאוד בנושא של מחזור ושיפור של איכות הסביבה." אומר קושמרו "הם מסתכלים על פתרונות הוליסטים בהם יוכלו לשפר את המחזור. לדעתי, זה קשור גם למגמות בתחום איכות הסביבה בשוק האירופי שם יש עידוד להשקעה בפרויקטים 'ירוקים' שיפחיתו את הזיהום הסביבתי והמחקר הינו חלק מהמגמה הברוכה הזו".
