NASA-in plastični keks iz budućnosti 'peče' se tri dana. Kila je 60 dolara
Biste li pojeli keks kada biste znali da je načinjen od stare plastične boce? Pitanje je to koje zvuči poput uvoda o neki distopijski film. No, ovih dana takvo postalo je sasvim legitimno jer je znanstvenicima pošlo za rukom upravo to, napraviti keksić od reciklirane plastike. Iako zvuči kao fake news, pogotovo jer stiže u vrijeme kada znanstvenici upozoravaju da mikroplastika već ulazi u našu hranu, vodu, pa i ljudska tkiva, riječ je o stvarnom znanstvenom dostignuću iza kojeg stoje istraživači sa Southern Illinois Universityja u Carbondaleu. Oni su ovih dana otišli korak dalje te su, umjesto da pokušavaju spriječiti ulazak plastike u prehrambeni lanac, odlučili pokušati njezin ugljik pretvoriti u potpuno nove prehrambene sastojke. Rezultat su neobični proteinski keksi nazvani µBites, odnosno ''microbites'', predstavljeni ovih dana na jesenskom skupu American Chemical Societyja u Chicagu.
I odmah na početku treba razjasniti najvažnije: znanstvenici nisu samljeli plastične boce i umiješali ih u tijesto. Ideja je mnogo složenija. Plastika se najprije kemijski razgrađuje na jednostavnije spojeve bogate ugljikom, a zatim ih genetski prilagođeni mikroorganizmi koriste kao sirovinu za proizvodnju proteina, masti, vitamina i aroma. Drugim riječima, cilj je da u konačnom proizvodu više nema komadića PET-a nego molekula koje su mikrobi izgradili koristeći ugljik koji je nekada bio dio plastike. Specijalizirani portal Bakery & Snacks usporedio je princip s fermentacijom: šećer koji kvasac pretvori u alkohol više nije šećer, a na isti način istraživači žele da početna plastika nakon prerade prestane biti plastika.
Ideja nije nastala iz želje da se u supermarketima lansira nova vrsta keksa nego kao odgovor na jedan od najvećih problema budućih svemirskih putovanja, a to je kako hraniti ljude mjesecima ili godinama bez stalne opskrbe sa Zemlje. Projekt µBites proizašao je iz NASA-ina programa Deep Space Food Challenge, pokrenutog kako bi se pronašli sustavi koji uz što manje vode, energije i drugih resursa mogu proizvoditi sigurnu, hranjivu i ukusnu hranu uz minimalnu količinu otpada. NASA objašnjava kako bi slični sustavi mogli biti korisni i na Zemlji, primjerice u područjima pogođenima katastrofama, izoliranim zajednicama ili krajevima u kojima je opskrba hranom otežana.
Tim mikrobiologa Lahiru Jayakodyja krenuo je od jednostavnog kemijskog zaključka: plastika sadrži ugljik, a ugljik je također temelj gotovo svih molekula od kojih se sastoji hrana. 'Pokušavali smo razviti tehnologije kojima bismo plastičnom otpadu dali veću vrijednost. Onda smo se zapitali: zašto od njega ne bismo napravili hranu? Plastika je ugljik, a i hrana je ugljik', objasnio je Jayakody za American Chemical Society.
U pokusima je korišten polietilen-tereftalat, odnosno PET, jedna od najraširenijih vrsta plastike od koje se proizvode boce za vodu i bezalkoholna pića. Njega su znanstvenici pomiješali s biljnim otpadom, među ostalim stabljikama i lišćem kukuruza, a zatim primijenili postupak nazvan oksidativno hidrotermalno otapanje. Tehnologija, koju je na SIU-u razvio geolog Ken Anderson, koristi vodu i kisik pri vrlo visokim temperaturama i tlakovima kako bi čvrsti materijal razgradila na manje kemijske dijelove dostupne mikroorganizmima.
Tek nakon toga na scenu stupaju kvasci. Jayakody i njegova suradnica Sandhya Jayasekara prilagodili su različite vrste kvasaca tako da spojeve dobivene razgradnjom PET-a i biljne biomase pretvaraju u tvari koje se mogu upotrijebiti kao hrana. Mikroorganizmi tako postaju svojevrsne mikroskopske tvornice proteina, masti, kiselina, vitamina i aroma. Sam princip nije potpuno nov: industrija desetljećima koristi mikroorganizme za proizvodnju različitih tvari, od enzima do lijekova, a ACS podsjeća da se na sličnim biotehnološkim načelima danas proizvodi i inzulin.
Kako bi rezultat bio nešto privlačniji od bezlične proteinske mase, znanstvenici su dodatno prilagodili kvasce. Jedan soj proizvodi vanilin, spoj koji daje karakterističnu aromu vanilije, iz tvari dobivenih iz biljne biomase. Drugi može iskoristiti etilen-glikol, jedan od produkata razgradnje PET-a, i pretvoriti ga u beta-karoten, pigment koji daje narančastu boju mrkvi, a ljudski organizam može ga pretvoriti u vitamin A.
Dobivenoj smjesi zasad se dodaju vlakna, škrob i zaslađivači. Potom se puni u 3D pisač koji ''tijesto'' istiskuje sloj po sloj u oblik keksa, nakon čega se proizvod zagrijava u mikrovalnoj pećnici. Tako nastaje µBite, neugledan, ali proteinski bogat keks čiji je dio ugljika nekoć bio u plastičnoj boci. Koncept je znanstveni tim opisao još 2024. u časopisu Trends in Biotechnology u radu ''Next-generation 3D-printed nutritious food derived from waste plastic and biomass''.
No, postoji jedna poprilično važna pojedinost vezana uz ''plastične keksiće'': nitko ih još nije pojeo. Iako istraživači tvrde da dosadašnje laboratorijske analize nisu pronašle problematične razine toksičnih spojeva, teških metala, alergena ni prehrambenih patogena, institucionalno odobrenje za pokuse na ljudima još nije izdano. Provode se simulacije probave i dodatna sigurnosna ispitivanja prije pravih testova konzumacije. Dosadašnje senzorske studije odnosile su se uglavnom na miris i dodir, a sudionici su aromu navodno ocijenili prilično ugodnom.
Zato su neki medijski naslovi o ''jestivim plastičnim keksima'' ipak korak ispred znanstvenih dokaza. Rezultati predstavljeni u Chicagu nisu završeno kliničko ispitivanje sigurnosti hrane nego demonstracija tehnologije. Prije eventualne prodaje trebalo bi dokazati ne samo da u proizvodu nema štetnih ostataka nego i njegovu probavljivost, nutritivnu vrijednost, ponovljivost proizvodnje, moguću alergogenost i dugoročnu sigurnost.
Postoji i vrlo praktičan problem, a to je cijena. Prema podacima koje prenosi Bakery & Snacks, sadašnji postupak ima čak 33 faze, traje između jednog i dva dana, a proizvodnja kilograma keksa stoji približno 60 dolara. Usto, sustav zasad u prehrambene proizvode uspijeva pretvoriti nešto više od polovice ugljika iz početnog otpada. Znanstvenici se nadaju da bi recikliranjem preostalog materijala učinkovitost mogli znatno povećati.
Zbog toga ovo gotovo sigurno nije tehnologija koja će uskoro pretvarati gradske kontejnere pune boca u police pune keksa. Jason Hallett, profesor s Imperial Collegea u Londonu, upozorio je da takav postupak teško može biti rješenje za globalnu krizu plastičnog otpada. Ogromne količine plastike koje svijet proizvodi jednostavno su neusporedive s količinama hrane koje bi ovakav sustav mogao stvarati.
Ali u svemirskoj letjelici stvari izgledaju drukčije. Na višegodišnjem putovanju prema Marsu svaki kilogram tereta iznimno je vrijedan, a otpad koji se ne može jednostavno izbaciti postaje problem. NASA je upravo zato svoj Deep Space Food Challenge zamislila kao potragu za tehnologijama koje bi četveročlanoj posadi mogle osigurati dio hrane tijekom trogodišnje misije bez opskrbe sa Zemlje. U takvim okolnostima sustav sposoban pretvarati ambalažu i biljke koje više nisu korisne u proteine i vitamine više ne izgleda toliko bizarnim.
Sličan princip mogao bi imati smisla i u podmornicama, polarnim istraživačkim postajama, pustinjskim bazama ili zonama velikih prirodnih katastrofa. A keks je samo atraktivna demonstracija. Jayakody kaže da bi se isti sastojci u budućnosti mogli koristiti za alternative mlijeku i mesu, druge proteinske namirnice, pa čak i za stočnu hranu.