Çöp Kutularından Mutfaklara: Plastik Atıklardan Üretilen Protein Dolu Kurabiyeler Gerçek Oldu!
Özel mikroplar, yenemez nitelikteki malzemeleri protein açısından zengin atıştırmalıklara dönüştürüyor.
Kısmen plastik atıklardan elde edilen moleküllerle yapılan bir kurabiye, bir gıda deneyinden ziyade bir uyarıyı andırıyor. Ancak Southern Illinois Üniversitesi Carbondale’deki araştırmacılar; atık plastik ve tarımsal atıkların bileşenlerini protein, vitamin, yağ, aroma verici ve diğer bileşenlere dönüştürmek için tasarlanmış mayalar kullanıyor. Bu bileşenler, gelecekte kaynakların kısıtlı olduğu ortamlarda gıdagıda üretimine yardımcı olabilir.
Bu yaklaşım, iki önemli zorluğu bir araya getiriyor: plastik atıklar için yararlı kullanım alanları bulmak ve gıda üretimi için yeni yöntemler geliştirmek.
Söz konusu çalışma, kaynakların sınırlı olduğu derin uzay keşif görevleri için gıda üretmeyi amaçlayan ve NASA liderliğinde yürütülen bir projenin parçası niteliğinde. Aynı teknoloji, ileride Dünya üzerinde, örneğin afet bölgelerinde de kullanılabilir.
Doçent Dr. Lahiru Jayakody durumu şöyle açıklıyor: “Plastikleri daha değerli ürünlere dönüştürmek amacıyla ileri dönüşüm (upcycling) teknolojileri geliştirmeye çalışıyorduk. ‘Neden gıda üretimine odaklanmayalım?’ diye düşündük; çünkü plastik de karbon içerir, gıda da.”
Maya, atıkları gıda bileşenlerine dönüştürüyor
Ekibin geli600600330ştirdiği prototip, okunuşu “microbites” (mikro-lokmalar) olan, protein açısından zengin µBites adlı bir kurabiye. Araştırmacılar, plastiği doğrudan gıdaya katmak yerine, önce atık malzemeleri mikropların tüketebileceği daha küçük kimyasal bileşenlere ayırıyor. Ardından, genetiği değiştirilmiş mayalar bu molekülleri yeniden işleyerek gıda için yararlı bileşiklere dönüştürüyor.
Hedeflenen maddelerden biri, pek çok gazlı içecek ve su şişesinde kullanılan yaygın bir plastik türü olan polietilen tereftalat (PET). PET, parçalanıp yeniden değerlendirilebilen karbon açısından zengin moleküller içerir. Araştırmacılar, bu molekülleri laboratuvar ortamında kimyasal reaksiyonlar ve çözücüler kullanarak yeniden oluşturmak yerine, bu işin büyük kısmını mikroplara yaptırıyor.
Jayakody, “Mikroplar çok zekidir. Bu nedenle, kendi yarattığımız sorunları çözmek için onların özelliklerinden yararlanıyoruz,” diye ekliyor.
Bilim insanları, maya da dahil olmak üzere mikropları halihazırda yararlı moleküller üreten minyatür fabrikalar olarak kullanıyor. Örneğin insülin, hayvan pankreasından elde edilmek yerine programlanmış mayalar aracılığıyla üretilebiliyor.
Jayakody ve lisansüstü öğrencisi Sandhya Jayasekara, bu ilkeyi atıklar üzerinde uyguladı. İkili, ekmek mayası da dahil olmak üzere çeşitli maya türlerini, plastik ve tarımsal atıklarda bulunan molekülleri proteinlere, vitaminlere, aroma vericilere ve diğer gıda bileşenlerine dönüştürecek şekilde programladı.
Dayanıklı atıkların önce parçalanması gerekiyor
Ancak maya bu işlemi gerçekleştirebilmeden önce, dayanıklı atık malzemelerin mikropların işleyebileceği formlara ayrıştırılması gerekiyor.
Araştırmacılar; PET plastik, atık mısır sapları ve yaprakları ile diğer biyokütle türlerini, “oksidatif hidrotermal çözünme” adı verilen özel bir teknikle işledi. SIU Carbondale Jeoloji Profesörü Ken Anderson tarafından geliştirilen bu yöntem, dayanıklı malzemeleri mikropların tüketebileceği daha küçük parçalara ayırmak için yüksek sıcaklık ve basınç altında su ve oksijen kullanıyor.
Bu ayrıştırma ürünleri daha sonra, bunları protein, yağ ve asit gibi bileşenlere dönüştüren genetiği değiştirilmiş mayalara veriliyor. Araştırmacılar şu anda, µBites kurabiyelerini oluşturmak üzere karışımı bir 3D yazıcıdan geçirmeden önce karışıma lif, nişasta ve tatlandırıcı ekliyor.
Ekip, elde edilen verilerin kurabiyelerin tüketim açısından güvenli olduğunu gösterdiğini belirtiyor; ancak tat testlerinin yapılabilmesi için henüz kurumsal onay bekleniyor. Şimdilik katılımcılar kurabiyelerin aromasını değerlendirdi ve çoğu, kaynakların kısıtlı olduğu durumlarda bu kurabiyeleri tüketmeye istekli olacağını ifade etti.
Vanilya ve beta-karoten tarifi iyileştiriyor
Kurabiyeleri daha az zorlu koşullarda tüketiciler için cazip hale getirmek, başka bir zorluğu da beraberinde getiriyor: lezzet.
Jayasekara, bitkisel biyokütleden vanilya aroması üretmesi için fırıncı mayasını genetik olarak değiştirdi. Başka bir maya türü ise, PET’ten elde edilen etilen glikolü, vücudun A vitaminine dönüştürebildiği beta-karotene çevirebiliyor.
Jayasekara, “Kurabiyeyi daha cazip ve tüketici dostu bir ürüne dönüştürmek için mikroplardan yararlanıyoruz,” diyor.
Hedef, kurabiyelerin ötesine uzanıyor
Araştırmacılar nihayetinde; şu anda ayrı ayrı eklenen nişasta, lif ve tatlandırıcı dahil olmak üzere kurabiyenin temel bileşenlerinin çoğunun mikroplar tarafından üretilmesini hedefliyor. Jayakody, µBites’ın birkaç yıl içinde tüketime hazır hale gelebileceğini umuyor.
Daha geniş kapsamlı hedef, kurabiyelerin ötesine geçiyor. Atıkları yararlı gıda bileşenlerine dönüştüren bu teknoloji; Dünya üzerindeki kaynak kısıtlı ortamların yanı sıra denizaltılar ve Ay veya Mars’taki olası koloniler gibi zorlu koşullarda da uygulama alanı bulabilir.
Jayasekara sözlerini şöyle tamamlıyor: “Küresel gıda talebinin 2050 yılına kadar %35-56 oranında artması bekleniyor ve gelecekte dünya nüfusunun yaklaşık %30’u açlık riskiyle karşı karşıya kalacak. Buna çözüm bulmanın yolunun mikropları kullanmaktan geçtiğine inanıyorum.”
Araştırma sonuçları, 23-27 Ağustos tarihleri arasında McCormick Place’te düzenlenen ACS Güz 2026 (ACS Fall 2026) kapsamındaki “Biyokimya ve Kimyasal Biyoloji Alanında Lisans ve Lisansüstü Araştırmalar” sempozyumunda sunuldu.
Kaynak: https://scitechdaily.com
Üç boyutlu yazıcıyla basılmış yenebilir gıda maddeleri üretildi