זחלי חיפושיות, חיידקים, ומיחזור פסולת קלקר

אריזה מפוליסטירן מוקצף (קל-קר)
המקור: Acdx, wikimedia commons

פוליסטירן (Polystyrene) הוא פולימר סינתטי  נפוץ המורכב מהמונומר סטירן (שילוב של בנזן ואתילן) שמקורו בכמה צמחים (בהם קינמון), אך בתעשייה הוא מופק בתהליכים כימיים שעוברים תזקיקי נפט.  אנחנו מכירים בעיקר את צורתו המוקצפת, פוליסטירן מוקצף (Styrofoam), הנקראת קלקר -  על שם המפעל בקיבוץ עין כרמל שהוקם ב-1967, ומייצר ממנו (גם היום) מוצרים שונים. פוליסטירן, שממנו מיוצרים מוצרים במשקל של 21 מיליון טונות בשנה, נחשב לחומר מזהם סביבה חמור, כיוון שהפולימר, בניגוד למונומרים ולאוליגומרים (פולימרים קצרים) לא מתפרק ויכול לשהות במזבלות ובאתרים מזוהמים עשרות ואף מאות שנים.

פוליסטירן

בעקבות שיתוף פעולה של חוקרים מאוניברסיטת ביהנג (בביג'ינג שבסין) ומאוניברסיטת סטנפורד שבקליפורניה התברר כי זחלים של החיפושית שחרורית (Tenebrio molitor) יכולים להתקיים על תפריט בלעדי של פוליסטירן מוקצף. זחלי השחרורית לועסים ובולעים את הפוליסטירן המוקצף ומעכלים אותו בעזרת חיידקים מפרקי פוליסטירן החיים במעיהם. 

הזחלים שגודלו במשך חודש על תפריט בלעדי של פוליסטירן, לא נראו שונים מזחלי ביקורת, שגודלו עם תפריט שגרתי יותר (סובין). הזחלים התגלמו, ומהגלמים הגיחו חיפושיות שלא נראו שונות מחיפושיות הביקורת.

מכשיר גילוח חד פעמי מפוליסטירן
מקור: Hispalois. wikimedia commons

מנת פוליסטירן מוקצף סיימה את מסעה במעי הזחלים כעבור כ-24 שעות: מאה זחלים צרכו ביממה 39-24 מיליגרם של פוליסטירן מסומן בפחמן רדיואקטיבי. מחצית מהפחמן נפלטה כפחמן דו-חמצני. רוב המחצית האחרת הופרשה כאוליגומרים קצרים (כך שיצורים אחרים היו יכולים להמשיך בפירוק). מעט פחמן רדיואקטיבי נקלט לרקמות של הזחלים. 

הוספת האנטיביוט גֵנטָמיצין לתפריט של הזחלים (30 מ"ג לגרם מזון) במשך עשרה ימים גרמה להם לאבד את היכולת לעכל פוליסטירן.

זחלים של שחרורית
מקור: Pengo. wikimedia commons

ממעי הזחלים בודדו חיידקים המשתייכים לסוג Exiguobacterium מחטיבת הפירמיקוטים. החיידקים פרקו פוליסטירן גם במבחנה: 10⁸ חיידקים במ"ל בתמיסה שהכילה פוליסטירן (2,500 מ"ג למיליליטר), פרקו כ-7.4 אחוזים מתכולת הפוליסטירן לאחר הדגרה של 60 יום.

מסתבר, שהשילוב של חיידקי Exiguobacterium וזחלי השחרורית אינו הראשון ששהתגלה כמאפשר עיכול פוליסטירן. אותה קבוצת מחקר גילתה שגם זחלים של העש עשנור הקמח (Plodia interpunctella) נעזרים במיקרואורגניזמים במעיהם כדי לעכל פוליסטירן. אך הם לא אפיינו אילו חיידקים עושים זאת.

השילוב של החיידקים והזחלים יוכל לסייע להתגבר על הכמויות העצומות של פסולת הקלקר בעולם, לאחר שתמצא הדרך לשלבם ולפזרם במקומות המתאימים. 

החוקרים ימשיכו לחפש מיקרואורגניזמים מפרקים של חומרים פלסטיים אחרים (פוליסטירן מהווה רק שבעה אחוזים מהם). נמשיך לעקוב בעניין.

לקריאה נוספת 

המאמרים

Biodegradation and Mineralization of Polystyrene by Plastic-Eating Mealworms: Part 1. Chemical and Physical Characterization and Isotopic Tests 

Biodegradation and Mineralization of Polystyrene by Plastic-Eating Mealworms: Part 2. Role of Gut Microorganisms

שניהם מכתב העת Environmental Science and Technology

הרשומה עובדה גם לכתבה ב"גליליאו"  207, דצמבר 2015