Το ερώτημα είναι απλό, όμως η απάντηση μπορεί να αλλάξει ριζικά το μέλλον του πλανήτη: γιατί τα φυσικά πολυμερή, όπως το DNA, το RNA και οι πρωτεΐνες, αποσυντίθενται με φυσικό τρόπο, ενώ τα συνθετικά — δηλαδή τα περισσότερα είδη πλαστικού — παραμένουν σχεδόν ανέπαφα για δεκαετίες ή και αιώνες; Αυτή η απορία απασχόλησε τον Yuwei Gu, καθηγητή στο Rutgers School of Arts and Sciences, όταν παρατήρησε μερικά πλαστικά μπουκάλια να επιπλέουν αδιάλυτα στην επιφάνεια μιας λίμνης στο Bear Mountain State Park. Το φαινόμενο ίσως να μην ήταν κάτι ασυνήθιστο, αλλά λειτούργησε σαν σπίθα για μια ανακάλυψη που θα μπορούσε να αποτελέσει μεγάλη τομή στον τομέα των υλικών.
Η έρευνα του Gu, που δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Nature Chemistry, καταλήγει σε μια καθοριστική απάντηση: η διαφορά ανάμεσα στο πλαστικό και στους φυσικούς πολυμερείς οφείλεται καθαρά στη χημεία. Η φύση δεν είναι «αντιμέτωπη» με προβλήματα μακροχρόνιας συσσώρευσης υλικών, γιατί οι πολυμερείς δομές της έχουν ενσωματωμένους βοηθητικούς μηχανισμούς που διευκολύνουν τη διάσπαση των χημικών δεσμών. Με απλά λόγια, ακόμη και τα ανθεκτικά δομικά μόρια που χτίζουν τον ζωντανό κόσμο περιλαμβάνουν μέσα τους οδηγίες αυτοκαταστροφής: μπορούν να διαλυθούν σε μικρότερες μονάδες όταν έρθει η κατάλληλη στιγμή.
Το πλαστικό, από την άλλη, είναι σχεδιασμένο με τον ακριβώς αντίθετο τρόπο. Τα μόρια του αποτελούνται από εξαιρετικά σταθερούς δεσμούς που δύσκολα σπάνε. Αυτή η σταθερότητα τα κάνει ανθεκτικά, χρήσιμα και οικονομικά — αλλά και καταστροφικά για το περιβάλλον. Όταν χιλιάδες τόνοι πλαστικών προϊόντων καταλήγουν ετησίως στη στεριά και στους ωκεανούς, η μακροζωία τους μετατρέπεται σε απειλή για τη ζωή, τα οικοσυστήματα και την υγεία.
Η ομάδα του Gu δεν περιορίστηκε στο να επισημάνει το πρόβλημα. Αναζήτησε έναν τρόπο να μιμηθεί τη χημική στρατηγική της φύσης. Μελετώντας φυσικούς πολυμερείς, οι ερευνητές εντόπισαν ότι εκείνοι διαθέτουν «ενσωματωμένους βοηθούς» μέσα στη χημική τους αρχιτεκτονική — ομάδες μορίων που λειτουργούν ως καταλύτες για τη διάσπαση των δεσμών όταν οι συνθήκες το απαιτούν. Η πρόκληση ήταν να ενσωματωθεί ένας αντίστοιχος μηχανισμός σε έναν συνθετικό πολυμερή, χωρίς να κάνει το υλικό εύθραυστο ή αδύναμο όσο βρίσκεται σε χρήση.
Το αποτέλεσμα ήταν εντυπωσιακό: δημιουργήθηκε είδος πλαστικού που μπορεί να αποσυντίθεται ελεγχόμενα — όχι από μόνο του, αλλά όταν ενεργοποιηθεί, κυριολεκτικά «κατόπιν εντολής». Η χημική σύνθεση επιτρέπει στους δεσμούς του πολυμερούς να σπάνε όταν εκτεθούν σε συγκεκριμένες συνθήκες που ορίζονται εκ των προτέρων. Με αυτόν τον τρόπο, το υλικό παραμένει σταθερό και πρακτικό όσο χρησιμοποιείται, αλλά μπορεί να ανακυκλωθεί ή να διαλυθεί όταν έρθει το τέλος της ζωής του, χωρίς να αφήνει πίσω του τα αναρίθμητα μικροπλαστικά που μολύνουν σήμερα το περιβάλλον.
Η προοπτική είναι τεράστια. Σκεφτείτε πλαστικά μπουκάλια, συσκευασίες ή βιομηχανικά υλικά που μπορούν να διατηρούν την ανθεκτικότητά τους για χρόνια, αλλά στη συνέχεια να υποβάλλονται σε διαδικασία αποδόμησης μέσα σε λίγες ώρες ή ημέρες, με τη ζήτηση ενός συγκεκριμένου ερεθίσματος — χημικού παράγοντα, θερμοκρασίας ή φωτός. Δεν μιλάμε για απλή ανακύκλωση με μηχανική επεξεργασία, αλλά για πλήρη μοριακή αποσύνθεση, ώστε τα υλικά να μπορούν να επαναχρησιμοποιηθούν ως πρώτες ύλες με ελάχιστο ενεργειακό κόστος.
Αυτή η τεχνολογία δεν υπόσχεται μόνο μείωση της ρύπανσης, αλλά και ένα νέο μοντέλο παραγωγής, προσαρμοσμένο σε κυκλική οικονομία. Αν τα πλαστικά αντικείμενα μπορούν να «προγραμματίζονται» να πεθαίνουν όταν δεν χρειάζονται πια, το πρόβλημα της συσσώρευσης ίσως σταματήσει να είναι αναπόφευκτο.
Φυσικά, από την ανακάλυψη στο εργαστήριο μέχρι την παγκόσμια εφαρμογή υπάρχει μεγάλη απόσταση. Θα χρειαστούν επενδύσεις, παραγωγικές δοκιμές, βελτιστοποίηση κόστους και συνεργασία με βιομηχανίες που βασίζονται στο πλαστικό για τη συσκευασία και την κατασκευή προϊόντων. Ωστόσο, οι ερευνητές θεωρούν την ανακάλυψη κρίσιμο πρώτο βήμα προς μια εντελώς διαφορετική σχέση της ανθρωπότητας με τα συνθετικά υλικά.
Το πιο σημαντικό ίσως είναι ότι το έργο του Gu προσφέρει μια σπάνια αισιόδοξη προοπτική μέσα στην κλιματική κρίση: η λύση μπορεί να μην έρθει από την πλήρη κατάργηση του πλαστικού, αλλά από την ευφυέστερη σχεδίασή του. Αν η επιστήμη καταφέρει να φέρει τα συνθετικά πολυμερή πιο κοντά στη «λογική» της φύσης, τότε το υλικό που σήμερα αποτελεί τη μεγαλύτερη πηγή ρύπανσης θα μπορούσε μια μέρα να γίνει μέρος της λύσης.
