Μέχρι τώρα γνωρίζαμε για εμβόλια κατά της covid, κατά της γρίπης ή κατά του έρπητα ζωστήρα, αλλά ελάχιστα είχαμε ακούσει για μικροβιακά εμβόλια άλλης χρήσης.
Τώρα ερευνητές από το Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας και από το Δημοκρίτειο Πανεπιστήμιο της Θράκης επινόησαν ένα τέτοιο, διαφορετικού τύπου «εμβόλιο» το οποίο δεν χρησιμοποιείται ως «ασπίδα» εναντίον νόσων, αλλά συνεισφέρει στην αποτελεσματική διαχείριση των αποβλήτων που παράγονται από τα συσκευαστήρια φρούτων.
Και όχι μόνο το επινόησαν, αλλά το εφαρμόζουν ήδη στην πράξη με επιτυχία, σε μια μονάδα συσκευασίας στον Τύρναβο.
«Όσο και αν ακούγεται περίεργο τα συσκευαστήρια φρούτων παράγουν υγρά απόβλητα με υψηλό περιβαλλοντικό αποτύπωμα, καθώς περιέχουν τοξικά και ιδιαίτερα έμμονα στο περιβάλλον γεωργικά φάρμακα τα οποία χρησιμοποιούνται για να προστατεύσουν τα φρούτα από μύκητες που τα προσβάλουν κατά την πορεία τους από τα ψυγεία προς στο ράφι του καταναλωτή.
Ο συνήθης τρόπος για να απαλλαγούν αυτές οι μεταποιητικές βιομηχανίες από τα απόβλητά τους είναι η συνεργασία με πιστοποιημένες εταιρείες οι οποίες τα παραλαμβάνουν, τα απομακρύνουν και τα αποτοξικοποιούν.
Ωστόσο, αυτή η πρακτική αυξάνει δραματικά το κόστος λειτουργίας των συσκευαστηρίων φρούτων», εξηγεί ο Καθηγητής Περιβαλλοντικής Μικροβιολογίας & Βιοτεχνολογίας Δημήτρης Καρπούζας από το Εργαστήριο Βιοτεχνολογίας Φυτών & Περιβάλλοντος του Τμήματος Βιοχημείας & Βιοτεχνολογίας στο Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας.
Σύμφωνα με τον ίδιο, η ιδέα στηρίζεται στην κατασκευή μονάδων επεξεργασίας αποβλήτων που εγκαθίστανται στον χώρο των συσκευαστηρίων και που εμβολιάζονται με μικροοργανισμούς οι οποίοι έχουν την ικανότητα να διασπούν εξειδικευμένα τα γεωργικά φάρμακα μέσα στα απόβλητα.
Η εφαρμογή αυτών των μονάδων βιολογικής επεξεργασίας υγρών αποβλήτων μειώνει σημαντικά το κόστος λειτουργίας των συσκευαστηρίων φρούτων, αλλά και την περιβαλλοντική επιβάρυνση.
«Τα μικρόβια, ως επί το πλείστον με τη μορφή μικροβιακών κοινοπραξιών, διαδραματίζουν καθοριστικό ρόλο στην αποδόμηση των γεωργικών φαρμάκων στο περιβάλλον.
Στο εργαστήριο έχουμε απομονώσει μεμονωμένους μικροοργανισμούς, αλλά και φυσικές κοινοπραξίες που δείχνουν εξειδικευμένη ικανότητα αποδόμησης γεωργικών φαρμάκων και ειδικά αυτών που χρησιμοποιούνται στα συσκευαστήρια φρούτων.
Τόσο οι φυσικές μικροβιακές κοινοπραξίες που απομονώσαμε από το περιβάλλον, όσο και κάποιες συνθετικές μικροβιακές κοινοπραξίες που εμείς δημιουργήσαμε μέσα στο εργαστήριο μπορούν να αποδομήσουν πιο αποτελεσματικά τα γεωργικά φάρμακα – ‘στόχους’ μέσα σε απόβλητα και να τα αποτοξικοποιήσουν», προσθέτει ο καθηγητής Καρπούζας.
Πώς λειτουργούν αυτά τα μικροβιακά «εμβόλια»
Όλα αυτά τα μεμονωμένα βακτήρια αλλά και οι βακτηριακές κοινοπραξίες που χρησιμοποιούνται, χρειάζονται οξυγόνο για να αποδομήσουν τα γεωργικά φάρμακα- ‘στόχους’ προς ενώσεις που αποδίδουν στα κύτταρα τους ενέργεια για την αύξηση, την ανάπτυξη και τον πολλαπλασιασμό τους.
Για να λειτουργήσουν και να αποδώσουν στο μέγιστο χρειάζονται μάλιστα υψηλές συγκεντρώσεις οξυγόνου που σε αρκετές περιπτώσεις προστίθενται μηχανικά, έτσι ώστε να εξασφαλιστεί ότι τα βακτήρια θα μπορέσουν να κάνουν σωστά τη δουλειά τους και θα συνεχίσουν να αναπτύσσονται και να αναπαράγονται στην πηγή της τροφής τους. Στόχος της συνεργασίας των μελών των μικροβιακών αυτών κοινοπραξιών είναι η «κατανάλωση» και φυσικά η διάσπαση των μυκητοκτόνων:
«Η συνεργασία τους στην αποδόμηση του γεωργικού φαρμάκου λειτουργεί συνήθως ως εξής: Ένα μέλος της κοινοπραξίας διασπά το μυκητοκτόνο σε επιμέρους ενώσεις (μεταβολίτες) οι οποίες παραλαμβάνονται από άλλα μέλη της που τις διασπούν περαιτέρω με τελικό όφελος σε ενέργεια, άνθρακα, άζωτο για την ανάπτυξη τους.
Μια τέτοια συνεργατική σχέση έχουν αναπτύξει βακτήρια (Paenarthrobacter) και μύκητες (Cladosporium herbarum) για την πλήρη αποτοξικοποίηση του μυκητοκτόνου iprodione», περιγράφει ο Επίκουρος Καθηγητής Μοριακής Μικροβιακής Οικολογίας και Γονιδιωματικής Σωτήρης Βασιλειάδης, από το Εργαστήριο Βιοτεχνολογίας Φυτών & Περιβάλλοντος του Πανεπιστημίου Θεσσαλίας, στη Λάρισα, συμπληρώνοντας πως αυτές οι βακτηριακές κοινοπραξίες διασπούν μυκητοκτόνα που χρησιμοποιούνται στα συσκευαστήρια φρούτων όπως τα thiabendazole και iprodione, ταχύτατα, μέσα σε χρονικό διάστημα 24-48 ωρών, τα οποία αν καταλήξουν στο περιβάλλον με τα απόβλητα, θα χρειαστούν έναν ολόκληρο χρόνο για να αποδομηθούν μόνο κατά το ήμισυ (50%).
Η διαδικασία αποδόμησης πραγματοποιείται μέσα σε έναν ειδικό βιολογικό αντιδραστήρα που κατασκευάζεται στον χώρο των συσκευαστηρίων και στον οποίο διοχετεύονται τα υγρά απόβλητα που παράγονται σε καθημερινή βάση.
Η επεξεργασία των υγρών αποβλήτων στους συγκεκριμένους βιοαντιδραστήρες οδηγεί σε υγρά απόβλητα υψηλής ποιότητας που μπορούν να καταλήξουν μέσω του αρδευτικού συστήματος στην αγροτική παραγωγή, δηλαδή να χρησιμοποιηθούν για την άρδευση παρακείμενων οπωρώνων.
Η πρώτη μονάδα επεξεργασίας τέτοιων αποβλήτων έχει ήδη εγκατασταθεί και λειτουργεί στο συσκευαστήριο ΠΟΥΛΗΣ Α.Ε. στην περιοχή του Τυρνάβου.
Σύμφωνα με τους Έλληνες επιστήμονες, εναλλακτικά τα μέλη της μικροβιακής κοινοπραξίας μπορούν να συνεργάζονται και σε διατροφικό επίπεδο.
Σύμφωνα με τη μεταδιδακτορική ερευνήτρια της ομάδας του πανεπιστημίου Θεσσαλίας, Chiara Perruchon, που είναι υπεύθυνη για την απομόνωση αυτών των βακτηριακών κοινοπραξιών, μόνο το 1 από τα 20 μέλη της βακτηριακής κοινοπραξίας που διασπά το μυκητοκτόνο thiabendazole (το βακτήριο Sphingomonas) έχει την ικανότητα διάσπασης.
«Τα υπόλοιπα μέλη της κοινοπραξίας “νοιώθοντας ευγνωμοσύνη” που τα προστατεύει από την τοξικότητα του μυκητοκτόνου, παρέχουν σε αυτό το βακτήριο θρεπτικά στοιχεία, όπως βιταμίνη Β12, την οποία αδυνατεί να παραγάγει το ίδιο, ώστε να συνεχίσει την καλή δουλειά», λέει η επιστήμονας.
Οι ερευνητές του Πανεπιστημίου Θεσσαλίας προσπαθούν να αξιοποιήσουν με προσεγγίσεις συνθετικής μικροβιακής οικολογίας τέτοιες μικροβιακές συνεργασίες στο περιβάλλον, οι οποίες αποτελούν τον κανόνα και όχι την εξαίρεση, για να επιλύσουν περιβαλλοντικά προβλήματα.
Τώρα προχωρούν ακόμη ένα βήμα παραπέρα, καθώς μπορούν πλέον να κατασκευάζουν και να παράγουν για εταιρείες-πελάτες μικροβιακά εμβόλια που χρησιμοποιούνται για την αποτοξικοποίηση έμμονων ρύπων όπως είναι γεωργικά φάρμακα, αντιβιοτικά, παρασιτοκτόνα και λοιπά φαρμακευτικά σκευάσματα. Η εφαρμογή τους είναι άμεση και ιδιαίτερα αποτελεσματική επειδή ακριβώς χρησιμοποιούν τους ρύπους – ‘στόχους’ ως πηγή ενέργειας για την αύξηση και την ανάπτυξη τους.
