일종의 천연 플라스틱을 사용하여 둥지를 짓는 벌이 있습니다. 그것은 스스로 그것을 생산하고 지하의 유충을 보호하기 위해 그것을 사용하며 몇 달 후에 그 물질은 분해되기 시작합니다. 플라스틱 산업은 무엇보다도 환경에서 가장 많이 사용되고 지속되는 재료 중 하나인 폴리에틸렌에 대한 대안을 찾기 위해 수년간 재생산하려고 노력해 왔습니다.
버지니아 공대와 테네시 대학의 연구원들이 이를 연구했는데, 그들은 폴리에스터가 어떻게 생산되는지를 발견했습니다. 콜레트 이나이퀄리스북미의 고독한 벌인 는 토양에서 훨씬 더 빨리 분해되기는 하지만 폴리에틸렌과 유사한 특성을 가지고 있습니다. 에 발표된 연구에 따르면 PNAS불과 4개월 만에 아기방 안감의 폴리에스터 비율이 73%에서 40%로 떨어졌습니다. 산업용 퇴비화 시스템, 고온 또는 특별한 처리 없이 모두 가능합니다. 이 벌들이 보통 사는 토양이면 충분합니다.
천연 플라스틱으로 둥지를 짓는 꿀벌들
거기 콜레트 이나이퀄리스 그것은 다소 적절한 별명인 “셀로판 벌”이라고도 불립니다. 꿀벌과 달리 혼자 생활하며 지하에 작은 둥지를 파고 알을 낳고 유충이 살 수 있는 방을 준비합니다. 토양에 존재하는 습기와 미생물로부터 보호하려면 벽을 얇고 방수 기능이 있는 필름으로 덮으십시오. 벌이 직접 만든 일종의 보호 포장입니다.
이 소재는 천연 폴리에스테르로 기존 폴리에틸렌과 화학적으로 다르지만 특성은 매우 유사합니다. 이는 물에 저항하고 일반 플라스틱과 비슷한 결정 구조를 갖고 있으며 둥지를 보호해야 하는 기간 동안 상당한 안정성을 유지합니다. 놀랍게도 코팅이 악화되기 시작합니다.
버지니아 공대 지속 가능한 생체재료학과 교수이자 이번 연구의 제1저자인 조나단 쿠테(Jonathan Coote)는 이 물질이 특히 분해에 강한 플라스틱과 관련된 특성을 가지고 있다고 설명했습니다. 그러나 지상에서는 다르게 행동합니다.
4개월 만에 폴리에스터 비율은 73%에서 40%로 증가합니다.
이 특별한 천연 플라스틱이 어떻게 작동하는지 이해하기 위해 연구자들은 테네시의 두 위치에서 둥지 안감을 수집하고 새로 생산된 물질과 최대 11개월 동안 지하에 남아 있던 다른 물질을 분석했습니다. 최근 네스트에서는 폴리에스터가 라이너 무게의 약 73%를 차지했습니다. 4개월 후에는 그 비율이 40%로 떨어졌습니다.
데이터는 실크도 포함된 커버 구성에 관한 것이며, 첫 달에 이미 폴리에스터의 상당한 열화를 기록합니다. 따라서 생분해성으로 판매되는 많은 플라스틱이 요구하는 특정 조건이 필요하지 않으면 재료가 악화되기 시작합니다.
연구자들에게 이것은 특히 흥미로운 결과입니다. 꿀벌 폴리에스터의 결정화도는 약 60%이기 때문입니다. 일반적으로 이러한 구조는 플라스틱 재료를 분해하기 어렵게 만듭니다. 그러나 저항성과 생분해성의 특별한 조합은 효과가 있는 것 같습니다.
과학자들은 폴리에스테르의 화학 결합을 끊을 수 있는 일부 효소가 이 과정을 선호할 수 있다고 의심합니다. 분자의 배열은 또한 이러한 결합이 물과 미생물의 작용에 더 쉽게 접근할 수 있도록 만드는 데 기여할 수 있습니다. 정확한 메커니즘은 아직 연구 중이지만, 관찰된 결과는 이미 흥미로운 탐구 방법을 제공하고 있습니다.
벌집에서 미래의 포장까지
연구원들이 보고한 추정에 따르면 매년 전 세계적으로 약 1억 6천만 톤의 폴리에틸렌이 생산됩니다. 우리는 가방, 식품 포장, 용기 및 기타 다양한 일상용품에서 이를 발견합니다. 가볍고 경제적이며 내구성이 뛰어나고 방수 기능이 있습니다. 모든 특성은 업계에서 높이 평가되지만 일단 환경에 분산되면 극도로 지속되도록 만드는 데 기여합니다.
조각나더라도 미세플라스틱의 형태로 계속 존재할 수 있습니다. 과학자들은 비슷한 성능을 제공하지만 환경 내구성이 훨씬 짧은 재료를 오랫동안 찾고 있었습니다. 그러나 많은 생분해성 대안은 특정 퇴비화 조건을 요구하거나 토양에서 매우 천천히 분해됩니다.
폴리에스테르가 생산하는 콜레트 이나이퀄리스 이러한 어려움 중 일부를 극복하는 데 도움이 될 수 있습니다. 버지니아 공대(Virginia Tech)가 설명했듯이, 목표는 재료가 사용 중에 저항성을 갖고 기능을 수행한 후 생분해될 수 있도록 하는 구조의 특성을 이해하는 것입니다. 메커니즘이 확인되면 연구자들은 이를 인위적으로 재현하여 산업 규모에서도 사용할 수 있는 새로운 폴리머를 설계하고 싶어합니다.
이 아이디어는 다소 흥미로운 협업에서 탄생했습니다. Coote는 플라스틱 화학을 연구하고, 테네시 대학의 생태학자인 Laura Russo는 꿀벌을 연구합니다. 폴리에틸렌과 유사한 물질을 생산할 수 있는 이 곤충의 존재에 대해 동료에게 말한 사람은 루소 자신이었습니다. 그 대화에서 미네소타 대학의 학자들도 참여한 연구가 탄생했으며, 수년간의 연구 끝에 꿀벌의 천연 폴리에스테르의 특성을 밝혀냈습니다.
물론 목표는 수백만 마리의 곤충을 사육하여 가방과 용기를 만드는 것이 아닙니다. Coote 자신은 이러한 가능성을 배제하고 업계가 꿀벌에게 생산을 직접 맡기지 않고 프로세스를 재현하는 방법을 배워야 한다고 설명했습니다. 현재 학자들은 유망한 특성을 지닌 천연 물질을 확인했습니다. 다음 단계는 생분해성을 유지하면서 인공적으로 생산된 플라스틱에서 유사한 특성을 얻는 방법을 이해하는 것입니다.
꿀벌은 이미 이 물질을 사용하는 문제를 해결했습니다. 즉, 기능을 수행한 후 토양에서 분해될 유충에 대한 저항성 보호 장치를 구축하는 것입니다. 그리고 그들은 실험실, 특허, 산업 공장 없이도 이를 수행합니다. 누군가가 그것을 연구하기로 결정하기 훨씬 전에.
