Kompostovatelná „igelitka“. V přírodě se rozloží. Žel asi ji ani doma nelze déle skladovat, také se rozpadne. Kredit: Indiamart

Pod pojmem „plast“ si většina z nás představí nějakou „umělou“ hmotu, povětšinou produkt gigantického petrochemického průmyslu. I když ropa je také přírodní – a jiné suroviny vlastně ani nemáme – její zpracování, použití a mnohé produkty z ní celkem oprávněně považujeme za „proti-přírodní“. Nadšení nad dostupností, trvanlivostí a odolností mnohých všudypřítomných plastů střídá obava. V našem jediném, společném životním prostředí jich přibývá nepoměrně rychleji, než jakýkoli přírodní proces je schopen je odbourat. A pokud s daností nám vlastní se nezničíme již částečně odzkoušeným radikálním způsobem, budeme muset i tento stále naléhavější problém řešit. Spoléhat třeba na vratné obaly je nereálné z několika důvodů. Rozumnějším řešením jsou kompostovatelné, tedy biologicky v reálném čase odbouratelné netoxické materiály. Samozřejmě, není to žádná převratná myšlenka, hledáme je již desetiletí a výzkumů s nadějnými výsledky se uskutečnilo také bezpočet. Jenže ta karavana s nákladem petro-plastů kráčí nerušeně dál… Všech bio-plastů se po letech snah a nemalé finanční podpory produkuje přibližně 500krát méně než petro-plastů. Kromě setrvačnosti již zaběhaných výrob a velkoobchodních vztahů hlavními příčinami jsou vyšší finanční náklady na dostatečně rozsáhlou výrobu biodegradovatelných polymerů a často i nedostatek potřebných surovin. Příkladem může být velmi nadějný poly(3-hydroxybutyrát) – P3HB. Produkují ho některé mikroorganizmy (některé bakterie, řasy…) jako záložní zdroj energie, když hrozí zlé časy. Tedy ho dokáží, spolu s některými plísněmi, i hravě rozkládat.

Jeden z dvojice autorů publikace, mladá Xiaoyan Tang

Pro nás jsou zajímavé vlastnosti polyhydoxybutyrátů (PHB), mezi které P3HB patří. Tyto přírodní polyestery jsou nerozpustné ve vodě, dostatečně odolné vůči hydrolýze a UV záření. Svou plasticitu si udržují v teplotním rozsahu 2 °C, kdy křehnou a 175 °C, což je teplota tání. Pevností v tahu konkurují polypropylénu. Ve vodě neplavou, klesají do sedimentů na dně, kde je rozloží anaerobní mikroorganizmy. Rozpouštějí je chlorované uhlovodíky, například chloroform, kyseliny a louhy je ničí. Na většinu jednorázových obalů jistě zcela postačující vlastnosti. Proč je tedy nevyužíváme?

Protože doposud všechny komerčně relevantní snahy, a bylo jich za posledních třicet let několik, skončily neúspěchem. Lze předpokládat, že se větší produkce pomocí bakterií ukázala být neefektivní. Na fermentační výrobě PHB (nebo spíše na oceněních a grantech?) zatím vydělává například neveliká americká firma Metabolix, zaměřena na vývoj různých biodegrovatelných materiálů a produktů z nich. Prý se z PHB vyrábí i vstřebatelné chirurgické nitě. Jimi ale plastový trn z paty civilizace nevytáhneme. A co chemická cesta přípravy polyhydoxybutyrátů z jiných substancí? Není to tak jednoduché. Vlastnosti polymeru totiž závisí od vnitřního uspořádání, jak jsou substituenty navázány na základním řetězci. Když jsou všechny na jeho stejné straně, jde o izotaktický polymer. A takové by měly být i polyhydroxybutyráty.

Strukturní vzorec poly(3-hydroxybutyrátu). Vodíkové substituenty (CH3 a O) jsou umístěny na stejné straně základního řetězce. Jde o izotatktický polymer. Zdroj: Wikipedia

Nyní chemickou syntézu dokonale izotaktického poly(3-hydroxybutyrátu) popsali v časopisu Nature Communication dva chemikové Coloradské státní university, Xiaoyan Tang a Eugene Y.-X. Chen. Východiskovou látkou jim byl sukcinát – ester acyklické dikarboxylové kyseliny jantarové neboli butandiové. Kdysi se získávala destilací jantaru (odtud název), dnes například fermentací biomasy, nebo přímo glukózy, případně různými chemickými cestami z jiných látek. Jde o levnou, lehce dostupnou látku, jež patří mezi 12 hlavních chemických produktů zpracování biomasy, s nimiž Američané počítají při výrobě bio-plastů (ZDE).

Důležité je také, že nový způsob chemické syntézy izotaktického poly(3-hydroxybutyrátu) je rychlejší, než to dokáží bakterie, a nabízí tak možnost finančně efektivní, komerčně zajímavé produkce jednoho z nejperspektivnějších biodegradovatelných plastů. Vědci z Colorada si již zažádali o patent na nový typ chemického katalyzátoru, který pro tento účel vyvinuli.

Jestli nová metoda jednou překročí brány akademických výzkumáků a vstoupí do světa byznysu? Bůh ví… nebo spíše ani on ne. Nicméně po zkušenostech s osudy bezpočtu podobně nadějně vypadajících výsledků výzkumů je skepse jistě na místě.

Originální článek (ZDE):

Xiaoyan Tang & Eugene Y.-X. Chen: Chemical synthesis of perfectly isotactic and high melting bacterial poly(3-hydroxybutyrate) from bio-sourced racemic cyclic diolide

Nature Communication, https://doi.org/10.1038/s41467-018-04734-3 DO - 10.1038/s41467-018-04734-3 ID

doplňkové informace s popisem postupu syntézy ZDE

Zdroj: Colorado University News