DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-025-34649-1
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41501111
تاريخ النشر: 2026-01-07
المؤلف: Emine Yaradir وآخرون
الموضوع الرئيسي: الميكروبلاستيك وتلوث البلاستيك
نظرة عامة
تتناول الدراسة القضية البيئية الملحة المتعلقة بالنفايات البلاستيكية، مسلطة الضوء على قيود طرق إعادة التدوير التقليدية. نجحت الدراسة في عزل كائن دقيق من عينات ملوثة في شركة أتكسن لإعادة التدوير، والذي تم تحديده على أنه *Trichoderma citrinoviride*، والذي يظهر القدرة على استخدام بولي إيثيلين جلايكول (PEG) كمصدر للكربون والطاقة. أظهر هذا العزل نموًا مثاليًا عند 25 درجة مئوية وتحت ظروف ضوء النهار، مكونًا أغشية حيوية وموفرًا لعملية الأيض للبولي إيثيلين منخفض الكثافة (LDPE)، والبولي إيثيلين (PE)، وبوليمرات الأسيتات. ومن الجدير بالذكر أنه بعد شهر من الحضانة في وسط الحد الأدنى، تم تسجيل خسائر في الوزن بنسبة 2.75% لـ LDPE، و6.15% لـ PE، و6.97% للأسيتات، مع تأكيد التحلل البيولوجي من خلال المجهر الإلكتروني الماسح (SEM) وطيف الأشعة تحت الحمراء لتحويل فورييه (FTIR).
تشير النتائج إلى أن *T. citrinoviride* هو مرشح واعد لإعادة تدوير البلاستيك نظرًا لنموه السريع وقدرته على تحلل البلاستيك عند درجة حرارة الغرفة. الدراسة مهمة لأنها تمثل أول تحقيق في إمكانيات التحلل البيولوجي للبلاستيك لهذا الكائن الدقيق. من المتوقع أن تركز الأبحاث المستقبلية على تحسين وتعزيز قدرة هذا العزل على تحلل البلاستيك، والذي تم تقديمه إلى GenBank تحت رقم الوصول JBNPOX000000000.
مقدمة
تسلط مقدمة الورقة الضوء على الدور الحاسم للبلاستيك في المجتمع المعاصر، مشددة على متانته، وملاءمته، وتطبيقاته الواسعة. ومع ذلك، فإنها تتناول أيضًا الأزمة البيئية المتزايدة الناجمة عن الزيادة السريعة في إنتاج البلاستيك، والتي من المتوقع أن ترتفع من 359 مليون طن في عام 2018 إلى 670 مليون طن بحلول عام 2040. إن الاعتماد على المواد المستندة إلى الوقود الأحفوري يعقد جهود إعادة التدوير، خاصة بالنسبة للبلاستيك أحادي الاستخدام، الذي يساهم بشكل كبير في تدهور البيئة، حيث يدخل أكثر من 20 مليون طن إلى النظم البيئية المائية سنويًا.
يتم تتبع السياق التاريخي لتطوير البلاستيك من منتصف القرن التاسع عشر، مع الإشارة إلى الابتكارات الرئيسية مثل باكليت والتقدم في البلاستيك الصناعي بعد الحرب العالمية الأولى. تصنف الورقة البلاستيك إلى أنواع طبيعية وشبه صناعية وصناعية، مع أمثلة شائعة تشمل البولي إيثيلين (PE) والبولي بروبيلين (PP). تؤكد على ضرورة وجود حلول مستدامة لإدارة النفايات، حيث أن طرق التخلص التقليدية مثل الحرق والتحلل الحراري تشكل مخاطر بيئية وصحية بسبب إطلاق مركبات ضارة. في المقابل، يظهر التحلل البيولوجي كبديل واعد، خاصة عندما يتم تعزيزه بواسطة إنزيمات وكائنات دقيقة محددة. إن اكتشاف البكتيريا Ideonella sakaiensis، التي يمكنها تحلل البولي إيثيلين تيرفثالات (PET) بفعالية من خلال إنزيماتها التحليلية PETase وMHETase، يمثل مثالًا على الإمكانيات للحلول البيولوجية في معالجة تحديات نفايات البلاستيك.
طرق
تم تصوير الإعداد التجريبي المستخدم في هذه الدراسة في الشكل 1. تم تصميم الطرق المستخدمة لاختبار الفرضيات الموضحة في البحث بشكل صارم. تم تنفيذ مواد وبروتوكولات محددة لضمان موثوقية وصحة النتائج التي تم الحصول عليها. تم تقديم أوصاف مفصلة للظروف التجريبية، بما في ذلك أي ضوابط و متغيرات ذات صلة، لتسهيل إعادة الإنتاج والتحقيقات الإضافية في هذا المجال.
نتائج
يقدم قسم “النتائج” في ورقة البحث النتائج الرئيسية المستمدة من التجارب أو التحليلات التي تم إجراؤها. يسلط الضوء على النتائج المهمة التي تم ملاحظتها، بما في ذلك أي بيانات إحصائية ذات صلة، أو اتجاهات، أو أنماط ظهرت من البحث. عادةً ما تكون النتائج مصحوبة بوسائل بصرية مثل الرسوم البيانية أو الجداول لتسهيل الفهم والتفسير.
في هذا القسم، قد يناقش المؤلفون أيضًا تداعيات نتائجهم فيما يتعلق بالفرضيات المطروحة في بداية الدراسة. علاوة على ذلك، يتم تناول أي نتائج غير متوقعة أو شذوذ، مما يوفر نظرة شاملة على نتائج البحث. بشكل عام، يخدم هذا القسم لتأكيد أهداف البحث ويساهم في النقاش الأوسع ضمن هذا المجال.
مناقشة
في هذه الدراسة، تم عزل كائن دقيق جديد، تم تحديده على أنه *Trichoderma citrinoviride*، من عينات تم جمعها في شركة ATIKSAN لإعادة التدوير، مما يظهر القدرة على استخدام بولي إيثيلين جلايكول (PEG)، والبولي إيثيلين منخفض الكثافة (LDPE)، والبولي إيثيلين (PE)، وبلاستيك الأسيتات كمصادر كربون وطاقة وحيدة. تم العثور على درجة الحرارة المثلى لنمو هذا الكائن الدقيق عند 25 درجة مئوية، مع ملاحظة نمو معزز تحت ظروف ضوء النهار. تم تقييم إمكانيات التحلل البيولوجي من خلال قياسات فقدان الوزن، مما يكشف عن خسارة بنسبة 2.75% لـ LDPE، و6.15% لـ PE، و6.97% لبلاستيك الأسيتات بعد شهر من الحضانة. أكدت تحليلات المجهر الإلكتروني الماسح (SEM) وطيف الأشعة تحت الحمراء لتحويل فورييه (FTIR) حدوث تغييرات سطحية كبيرة وتغيرات كيميائية في البلاستيك، مما يدل على تحلل بيولوجي فعال.
تضع النتائج *T. citrinoviride* كمرشح واعد للتنظيف البيولوجي وإدارة نفايات البلاستيك، خاصة بسبب نموه السريع وقدرته على تشكيل أغشية حيوية، مما يعزز قدراته على تحلل البلاستيك. بالمقارنة، فإن معدلات التحلل التي لوحظت في هذه الدراسة تنافس الأدبيات الحالية، مما يشير إلى أن *T. citrinoviride* يمكن أن تلعب دورًا مهمًا في معالجة التحديات البيئية التي تطرحها نفايات البلاستيك. قد تركز الأبحاث المستقبلية على تحسين الظروف لزيادة كفاءة التحلل البيولوجي، مما يسهم في تطوير طرق إعادة تدوير بلاستيك أكثر استدامة.
DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-025-34649-1
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41501111
Publication Date: 2026-01-07
Author(s): Emine Yaradir et al.
Primary Topic: Microplastics and Plastic Pollution
Overview
The research addresses the pressing environmental issue of plastic waste, highlighting the limitations of conventional recycling methods. The study successfully isolated a microorganism from contaminated samples at the Atıksan Recycling Company, identified as *Trichoderma citrinoviride*, which demonstrates the ability to utilize polyethylene glycol (PEG) as a carbon and energy source. This isolate exhibited optimal growth at 25 °C and under daylight conditions, forming biofilms and effectively metabolizing low-density polyethylene (LDPE), polyethylene (PE), and acetate polymers. Notably, after a one-month incubation in minimal medium, weight losses of 2.75% for LDPE, 6.15% for PE, and 6.97% for acetate were recorded, with biodegradation confirmed through scanning electron microscopy (SEM) and Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR).
The findings suggest that *T. citrinoviride* is a promising candidate for plastic recycling due to its rapid growth and plastic degradation capabilities at room temperature. The study is significant as it represents the first investigation into the plastic biodegradation potential of this microorganism. Future research is anticipated to focus on optimizing and enhancing the plastic degradation capacity of this isolate, which has been submitted to GenBank under accession number JBNPOX000000000.
Introduction
The introduction of the paper highlights the critical role of plastics in contemporary society, emphasizing their durability, affordability, and extensive applications. However, it also addresses the escalating environmental crisis stemming from the rapid increase in plastic production, projected to rise from 359 million tonnes in 2018 to 670 million tonnes by 2040. The reliance on fossil fuel-based materials complicates recycling efforts, particularly for single-use plastics, which contribute significantly to environmental degradation, with over 20 million tonnes entering aquatic ecosystems annually.
The historical context of plastic development is traced from the mid-19th century, noting key innovations such as Bakelite and the advancements in synthetic plastics post-World War I. The paper categorizes plastics into natural, semi-synthetic, and synthetic types, with common examples including polyethylene (PE) and polypropylene (PP). It underscores the necessity for sustainable waste management solutions, as traditional disposal methods like incineration and pyrolysis pose environmental and health risks due to the release of harmful compounds. In contrast, biodegradation emerges as a promising alternative, particularly when enhanced by specific enzymes and microorganisms. The discovery of the bacterium Ideonella sakaiensis, which can effectively degrade polyethylene terephthalate (PET) through its hydrolytic enzymes PETase and MHETase, exemplifies the potential for biological solutions in addressing plastic waste challenges.
Methods
The experimental setup utilized in this study is depicted in Figure 1. The methods employed were designed to rigorously test the hypotheses outlined in the research. Specific materials and protocols were implemented to ensure the reliability and validity of the results obtained. Detailed descriptions of the experimental conditions, including any relevant controls and variables, are provided to facilitate reproducibility and further investigation in the field.
Results
The “Results” section of the research paper presents the key findings derived from the conducted experiments or analyses. It highlights the significant outcomes that were observed, including any relevant statistical data, trends, or patterns that emerged from the research. The results are typically accompanied by visual aids such as graphs or tables to facilitate understanding and interpretation.
In this section, the authors may also discuss the implications of their findings in relation to the hypotheses posed at the outset of the study. Furthermore, any unexpected results or anomalies are addressed, providing a comprehensive overview of the research outcomes. Overall, this section serves to substantiate the research objectives and contributes to the broader discourse within the field.
Discussion
In this study, a novel microorganism, identified as *Trichoderma citrinoviride*, was isolated from samples collected at the ATIKSAN Recycling Company, demonstrating the ability to utilize polyethylene glycol (PEG), low-density polyethylene (LDPE), polyethylene (PE), and acetate plastics as sole carbon and energy sources. The optimal growth temperature for this microorganism was found to be 25 °C, with enhanced growth observed under daylight conditions. The biodegradation potential was assessed through weight loss measurements, revealing a 2.75% loss for LDPE, 6.15% for PE, and 6.97% for acetate plastics after one month of incubation. Scanning electron microscopy (SEM) and Fourier Transform Infrared (FTIR) spectroscopy analyses confirmed significant surface alterations and chemical changes in the plastics, indicating effective biodegradation.
The findings position *T. citrinoviride* as a promising candidate for bioremediation and plastic waste management, particularly due to its rapid growth and ability to form biofilms, which enhance its plastic-degrading capabilities. Comparatively, the degradation rates observed in this study are competitive with existing literature, suggesting that *T. citrinoviride* could play a significant role in addressing the environmental challenges posed by plastic waste. Future research may focus on optimizing the conditions for enhanced biodegradation efficiency, potentially contributing to more sustainable plastic recycling methods.