هورنیوز – ممکن است تولید الکتریسیته از ضایعات پلاستیکی آن هم توسط باکتری‌های میکروسکوپی در نگاه اول مانند یک داستان علمی تخیلی به نظر برسد. این فناوری جدید که در سال های اخیر مورد توجه دانشمندان قرار گرفته است، حالا توسط یک پزشک مخترع ایرانی برای اولین بار در دنیا عملیاتی شده است.

طرح نوآورانه حامد میلانی پزشک و پژوهشگر اهل مازندران که اخیرا توانسته است در مسابقات جهانی اختراعات هند مدال طلا کسب کند، یک سیستم رآکتوری فوق پیشرفته‌ است که در کمترین زمان ممکن انواع مختلف پلاستیک را به واحدهای سازنده‌اش تجزیه می‌کند. این اختراع درکنار بازیافت بسیار سریع پلاستیک، یک مزیت مهم دیگر نیز دارد و آن این است که با استفاده از سیستم پیشرفته سلول سوختی میکروبیال می‌تواند بیوالکتریسته کند. درواقع این اختراع علاوه بر رفع مشکل بازیافت زباله‌های موجود در فضا، می‌تواند جریان برق مورد نیاز شاتل‌های فضایی را با استفاده از روشی زیستی و ایمن تامین کند.

دستیابی به سریع‌ترین روش تجزیه بیولوژیک پلاستیک

میلانی درخصوص جزئییات دستاورد و اختراع خود می‌گوید: طرح سیستم رآکتوری فوق پیشرفته‌ تولید برق در فضاپیماها برای نخستین بار در دنیا طراحی و ساخته شده است که می‌تواند با استفاده ازتکنولوژی سلول های سوختی میکروبی، پلاستیک را به بیوالکتریسیته تبدیل کند. این طرح از دو رآکتور نسل جدید تشکیل شده که می‌تواند انواع مختلف پلاستیک را در مدت ۱۴ ساعت که کوتاه‌ ترین زمان تجزیه پلاستیک در دنیاست، به واحدهای سازنده تبدیل و با استفاده از کربن تولید شده و سیستم پیشرفته سلول سوختی میکروبیال جریان برق مورد نیاز شاتل های فضایی را تامین کند.

این مخترع جوان درخصوص فرایند تجزیه پلاستیک و تولید بیوالکتریسیته از آن توضیح داد: در بخش ابتدایی این سیستم رآکتورنانوبیولوژیکالی طراحی شده که در آن از تکنیک جدید تثبیت آنزیم، بر روی نوعی مخمر، نانو ذرات اکسید آهن و نانولوله‌های کربنی استفاده شده است و ضایعات پلاستیکی را به واحد های سازنده تبدیل می‌کند.

باکتری‌هایی که برق تولید می‌کنند!

وی در ادامه توضیح داد: در بخش دوم رآکتور فرمنتوری طراحی شده است که با استفاده از باکتری های جدید تازه شناسایی شده، کربن را به الکتریسیته تبدیل می‌کند. این فناوری به صورت پیل های سوختی میکروبی، تکنولوژی نوید بخش و در عین حال کاملا متفاوت میباشد که در آن میکرو ارگانیسم ها به عنوان زیست کاتالیست به کار رفته اند. در فرآیند تولید الکتریسیته از طریق باکتری‌، ابتدا الکترون در سلول‌ها ساخته شده و سپس از طریق کانال‌های پروتئینی بسیار کوچک از غشای سلولی عبور می‌کنند.

بازیافت زباله‌ها در فضا، چالشی که با ایده مخترع ایرانی حل شد

بازیافت زباله‌ها در فضا یکی از مشکلات و معضلاتی است که فضانوردان با آن دست و پنجه نرم می‌کنند. میلانی با اشاره حل این مشکل مهم توسط اختراع خود گفت: میزان تولید زباله در طول یک ماموریت فضایی، سالانه حدود ۲۵۰۰ کیلوگرم می باشد. مبحث بازیافت زباله در فضا همواره از روش های مورد توجه اخیر بوده است ما توانستیم برای نخستین بار در دنیا سیستم راکتوری فوق پیشرفته ای طراحی کنیم که علاوه بر بازیافت، قادر به تبدیل آن به منبعی برای تامین برق در سفینه های فضایی است. بازیافت در فضا کلیدی برای سفرهای فضایی طولانی مدت پایدار است.

وی درخصوص دیگر مزایای این اختراع توضیح داد:کاهش میزان آلایندگی و خطرات زیستی زباله های فضایی در صنعت حمل و نقل هوایی، کاهش وزن و فضا در سفینه ها، توانایی خود تکثیری باکتری ها، توسعه فرآیند های تولید برق با صرف هزینه کمتر، کاهش مقدار سوخت مصرفی از دیگر مزایای استفاده از فناوری نوین پیل‌های سوختی میکروبی می باشد.

تکنولوژی پیشرفته‌ای که فقط در اختیار ایران است

میلانی با اشاره به کارآمدتر بودن این طرح نسبت به سایر روش های تجزیه پلاستیک در جهان توضیح داد: تا کنون از روش‌های مکانیکی و شیمیایی برای تجزیه پلاستیک استفاده می‌شد و فقط چند کشور از جمله امریکا و ژاپن به فناوری نوین زیستی برای تجزیه انواع پلاستیک دست یافته اند. ما توانستیم علاوه بر دستیابی به این دانش برای نخستین بار در دنیا راکتور بیولوژیکالی بر پایه استفاده از آنزیم و لوله های نانو کربنی و مخمر طراحی کنیم که در مقایسه با روش‌های بیولوژیک گذشته دارای سرعت بالا برای تجزیه انواع پلاستیک، کارآیی بالاتر، کنترل راحت‌تر فرآیند و قابلیت استفاده مجدد از سیستم آنزیمی است. این سیستم تا کنون نمونه‌ی مشابهی نداشته و برای نخستین بار در دنیا طراحی و ساخته شده است و دارای سریع‌ترین سرعت تجزیه بیولوژیک پلاستیک به واحدهای سازنده در جهان است.

درخشش طرح پزشک ایرانی در مسابقات جهانی

به گفته این پزشک مخترع، طرح سیستم رآکتوری فوق پیشرفته تولید برق‌ در فضاپیماها که برای نخستین بار در دنیا طراحی و ساخته شده است از بین ۹۲۰ طرح حاضر در مسابقات جهانی اختراعات هندوستان (INEX ۲۰۲۱) مدال طلا کسب کرده است. او همچنین موفق به کسب مدال طلا و نقره در پانزدهمین دوره مسابقات جهانی اختراعات کشور لهستان (IWIS) و ششمین دوره مسابقات جهانی اختراعات ترکیه (ISIF2021) نیز شده است.

طرح سیستم بیورآکتوری مبدل مونومرهای پلاستیک به پروتئین خوراکی میلانی که از سه رآکتور نسل جدید تشکیل شده است نیز موفق به کسب مدال طلای هفدهمین دوره مسابقات جهانی اختراعات کره جنوبی نیز شد.

دستاوردهای این پژوهشگر ایرانی تنها به این طرح محدود نمی‌شود؛ او چندی پیش در فرآیند اختراع صابون آنتی‌باکتریال و آنتی فونگال بر پایه گیاه تایمز، موفق به کشف گونه جدیدی از باکتری‌ها شد که پس از ارائه آن به بانک جهانی ژن و داوری‌های انجام شده، این باکتری به نام اختصاصی «Staphylococcus hominis H.Milani» در پایگاه مرکز ملی پژوهش های بیوتکنولوژی ایالات متحده امریکا (NCBI) به ثبت جهانی رسید.

گام برداشتن در مسیر تجاری‌سازی

او در خصوص تجاری‌سازی و چشم‌اندازی که برای طرح خود دارد توضیح داد:منابع اولیه فناوری‌های جدید معمولاً دانشگاه‌ها، آزمایشگاه‌ها و مراکز تحقیقاتی دولتی و یا بخش‌های تحقیق و توسعه شرکت‌های خصوصی هستند که وظیفه تولید و توسعه دانش اولیه را بر عهده دارند. در ادامه، تأثیرگذاری اجتماعی و اقتصادی دانش توسعه یافته، منوط به ایجاد ارزش افزوده از طریق فرآیند تجاری‌سازی بوده است . در این راستا چندین پیشنهاد از سوی سازمانهای دولتی، شرکت های داخلی و خارجی داشته ایم که امیدواریم در رویه‌‍‎‌ های اجرایی، استراتژی و سیاست‌های تجاری بتوانیم به نتایج مطلوبی برسیم.

باکتری که ریسک خطر ابتلا به سرطان‌های گوارشی را کاهش می‌دهد

میلانی درخصوص دیگر طرح‌ها و پژوهش های خود می‌گوید: نیتریت از مهمترین نگهدارنده‌های شیمیایی در تولید فرآورده‌های پروتئینی محسوب است که دارای مزایای تکنولوژیکی از جمله افزایش زمان ماندگاری و جلوگیری از رشد باکتری‌های خطرناک می باشد. به مرور با مشخص شدن اثرات جانبی خطرناک آن به سبب سنتز ترکیبات سرطان‌زای نیتروزامین، نگرانی‌های زیادی در مورد استفاده از این افزودنی ایجاد شد. در پروژه ای با بکارگیری فناوری نوین بر پایه ایزوله‌های باکتری «استافیلوکوکوس هومینیس اچ میلانی» به عنوان جایگزین نیتریت در پروتئین‌های فرآوری شده استفاده شده است. با بکارگیری نتایج چشمگیر این پژوهش می‌توان میزان ریسک خطر ابتلا به سرطان های گوارشی را در مواجهه با نیتروزامین کاهش داد. یافته‌های این پژوهش در سومین کنگره بین‌المللی بهداشت و ایمنی مواد غذایی در دانشگاه علوم پزشکی تهران که با حضور پژوهشکده‌های دانش بنیان و علوم تحقیقاتی دانشگاهی بین المللی برگزار شد، تایید و منتشر شده است.