Raziskovalni projekti

Sodelujoče RO 

• InnoRenew CoE – Center odličnosti za raziskave in inovacije na področju obnovljivih materialov in zdravega bivanjskega okolja
•  EcoPast research group, Santiago de Compostela University, Spain
•  Institute of Water Research, University of Granada, Spain

Vsebinski opis projekta 

Onesnaževanje s plastiko je eden od najbolj perečih okoljskih problemov današnjega časa. Svetovna proizvodnja plastike in plastičnih odpadkov se povečujeta iz leta v leto. Plastične odpadke odlagamo v okolje v velikih količinah. Tudi recikliranje in sežiganje sta povezana s številnimi tehničnimi, gospodarskimi in okoljskimi pomisleki. Biološka razgradnja tradicionalnih plastičnih polimerov z mikroorganizmi tako predstavlja dobrodošlo alternativno metodo ravnanja s plastičnimi odpadki in onesnaženim okoljem.

Biorazgradnja plastike z uporabo posameznih mikroorganizmov ali izoliranih encimov v nadzorovanih laboratorijskih pogojih ni brez uspehov. A uporaba tega pristopa v velikem obsegu je zaenkrat izredno težavna. Realni plastični odpadki so kemijsko kompleksni, zelo raznoliki in pogosto onesnaženi. Malo verjetno je, da bomo za rešitev tako zapletenega problema lahko uporabili eno samo vrsto mikroorganizmov. Zato predlagamo bolj kompleksen pristop: uporabo mikrobnih konzorcijev - skupnosti različnih mikroorganizmov, ki delujejo skupaj.

Cilj projekta je razviti mikrobni konzorcij, ki bo sposoben razgraditi tri najpogostejše in najbolj obstojne plastične polimere: polietilen (PE), polipropilen (PP) in poliamid (PA). Ta konzorcij bomo oblikovali tako, da bomo raznolike okoljske vzorce združili z vrstami gliv, za katere je že znano, da so sposobne razgrajevati plastiko. S tem pristopom bomo zajeli širok spekter potencialno uporabnih encimov in bioloških poti za razgradnjo plastike.

Naše raziskave bodo vključevale več pristopov. Z visokozmogljivim sekvenciranjem pomnožkov taksonomskih označevalcev bomo ugotavljali spremembe v strukturi konzorcijev med prilagajanjem na plastične substrate. Obseg in značilnosti razgradnje plastike bomo spremljali z mikroskopijo, spektroskopijo in analizami metabolitov. Sekvencirali bomo metatranskriptom prirejenih konzorcijev, da bi identificirali gene in encime, ki se aktivno izražajo med razgradnjo plastike, najbolj obetavne pa bomo preučili tudi v heterolognih sistemih. Prirejene mikrobne konzorcije bomo preizkusili tudi na modelnih plastičnih odpadkih, da bi ocenili učinkovitost tega pristopa izven strogo nadzorovanih laboratorijskih pogojev.

Končni cilj projekta je razviti tehnologijo na podlagi bioloških rešitev, ki bi lahko nekega dne pomagala zmanjšati svetovno krizo onesnaževanja s plastiko in s tem prispevala k trajnostni prihodnosti.

Faze projekta in njihova realizacija 

Projekt poteka v naslednjih fazah:

1. Prirejen mikrobni konzorcij, ki je sposoben (delno) razgraditi tri pogoste polimere plastike, shranjen na genetsko stabilen način.

2. Poročilo o raznovrstnosti mikrobnih konzorcijev, obogatenih v gojiščih z mikroplastiko.

3. Analiza sprememb v plastičnih polimerih med mikrobno razgradnjo.

4. Seznam genov v prirejenih mikrobnih konzorcijih z značilno povečanim ali zmanjšanim izražanjem pri gojenju v prisotnosti plastičnih polimerov.

5. Vsaj trije geni za encime s povečanim izražanjem na plastičnem substratu, izraženi v heterolognem sistemu.

6. Analiza stopnje razgradnje modelnih plastičnih odpadkov s pomočjo prirejenih mikrobnih konzorcijev.