Команда з Університету Південного Іллінойсу в Карбондейлі (SIU) розробила систему, яка перетворює пластикові відходи та аграрний непотріб на їстівне печиво під назвою µBites. Про свій підхід вони розповіли на симпозіумі Американського хімічного товариства, а деталі описані в матеріалі ScienceAlert.
Назва µBites читається як «мікробайтс» і натякає на мікромасштаб переробки. Ідея звучить радикально — зробити їжу з пластику, — але розробники наголошують: матеріал проходить глибоку хімічну та біотехнологічну обробку, щоб стати безпечним, поживним і потенційно смачним продуктом.
Як із пляшки виходить тісто для печива
Проєкт стартував у межах конкурсу NASA Deep Space Food Challenge, де шукають компактні системи виробництва їжі для далеких космічних місій. За словами мікробіолога Лахіру Джаякоді (Lahiru Jayakody), µBites — це налаштовуваний портативний комплекс, який можна розміщувати в підводних човнах, машинах для ліквідації наслідків катастроф або в інших ізольованих умовах.
Перший етап — перетворення відходів на вуглецеву «сировину». У SIU застосували процес, який називають оксидативним гідротермальним розчиненням: кисень і вода під дією високої температури та тиску розщеплюють матеріали до їхніх вуглецевих будівельних блоків.
Для демонстрації використали поліетилентерефталат (PET) — типовий пластик із пляшок, а також сільськогосподарські рештки, зокрема стебла й листя кукурудзи. У результаті отримали рідкий субстрат, придатний для подальшої біотехнологічної обробки.
Цю рідину подають у культури дріжджів, які перетворюють її на «поживну харчову суспензію» — основу для майбутнього тіста. Проте такий продукт сам по собі був би майже позбавлений смаку й привабливих властивостей, тому вчені пішли далі.
Генетично модифіковані дріжджі як мініфабрика інгредієнтів
Команда сконструювала різні штами дріжджів, щоб із тієї ж вуглецевої сировини отримувати окремі харчові компоненти: білки, ліпіди, вітаміни, ароматизатори, барвники та смакові речовини.
Один зі штамів виробляє ванілін — органічну сполуку, що надає ванільний аромат і смак. Інший синтезує пігмент бета-каротин, який забарвлює продукт у помаранчевий колір і в організмі людини перетворюється на вітамін A.
Отримані інгредієнти змішують у сире тісто, яке завантажують у 3D-принтер для їжі. Пристрій видавлює масу шарами, формуючи печиво однакової форми. Потім заготовки запікають у мікрохвильовій печі, щоб надати їм звичної текстури.
Автори також підготували відео з демонстрацією процесу, яке доступне за посиланням на платформі YouTube.
Безпечність і смак ще під питанням
Найочевидніше запитання — як це печиво на смак? Наразі ніхто з команди не має права його куштувати: спершу необхідно завершити повний цикл перевірок безпечності. Сліпі сенсорні тести, у яких оцінювали запах і дотикові властивості, свідчать, що печиво приємно пахне й має привабливу текстуру.
За словами Джаякоді, створені в лабораторії продукти пройшли детальний аналіз як у самому університеті, так і в акредитованих сторонніх лабораторіях. Попередні результати показують, що печиво µBites не містить токсичних хімікатів, важких металів, алергенів і патогенних мікроорганізмів.
Команда проводить моделювання травлення та інші необхідні дослідження, готуючись до випробувань за участю людей. Лише після цього можна буде офіційно оцінити смак і переносимість такого продукту.
Ефективність, обмеження та можливі застосування
У нинішньому вигляді система працює від одного до двох днів і здатна перетворювати понад 50 відсотків вуглецю з відходів на харчові продукти. Дослідники планують підвищити цей показник, повторно повертаючи невикористаний вуглець у цикл.
За оцінкою Джаякоді, у перспективі можна наблизитися до майже стовідсоткового перетворення, хоча близько 10 відсотків вуглецевого матеріалу, ймовірно, все одно втрачатиметься у вигляді газу або залишатиметься непрореагованим. Загалом система задумана як майже безвідходна.
Технологічно процес досить складний — нині він включає 33 етапи. Водночас обладнання можна зробити компактним і автономним, щоб використовувати там, де простір і ресурси обмежені. Однією з головних перешкод для космічних місій залишається робота всієї системи в умовах мікрогравітації.
Поки що розробка має багато потенційних застосувань і на Землі: у пустелях, полярних регіонах, зонах стихійних лих або інших екстремальних середовищах, де важко доставляти традиційні продукти.
Печиво — лише демонстраційний формат. Ті ж самі інгредієнти можна використовувати для створення альтернатив молока й м’яса або кормів для тварин, де потрібні білки, аромат і вітаміни. Таким чином, µBites може стати не тільки способом утилізації пластику, а й гнучкою платформою виробництва їжі в умовах дефіциту ресурсів.