פסולת מייצור בירה נגד חיידקים

תעשיית הבירה בארצות הברית מגלגלת סכומים של 117 מיליארד דולר בשנה. יותר מ־170 מיליון חביות מיוצרות מדי שנה. תהליך הייצור ארוך, צורך אנרגיה רבה, ובכל שלב שלו מיוצרות כמויות גדולות של פסולת. דגנים משומשים, שמרים וחומרי פסולת נוספים מגיעים לעיתים קרובות למטמנות, שם הם מזהמים את הקרקע. שפכים מהתהליך עלולים לזהם נחלים, להפחית את רמת החמצן במים ולהזיק למערכות אקולוגיות.

מבשלות רבות מנסות להשתמש בפסולת, למשל כמזון לבקר או כדשן, אלא שהיקפי הצריכה והייצור ממשיכים לגדול. חלק ניכר מהפסולת עדיין נזרק לסביבה ויוצר בעיה סביבתית חמורה. מול האתגר הזה מדענים מחפשים דרכים חדשניות להפוך פסולת של מבשלות בירה למוצרים שימושיים. תהליך הבישול מתחיל בדגן, שעורה בדרך כלל, עובר ללתת, לשחרור אנזימים ההופכים עמילנים וחלבונים לסוכרים ואמינו־חומצות. לאחר חימום וייבוש מוסיפים מים חמים כדי לרסק את הדגן ליצירת wort - תמצית הבישול המתוקה.

החומר המוצק שנותר מכונה "גרעינים משומשים" והוא כ־30% ממשקל הדגן המקורי. מבשלות מייצרות כ־30 מיליון טונות גרעינים משומשים בשנה. מוסיפים כשות, אך כ־85% ממנה נהפכים לפסולת. בסיום ההתססה השמרים שנותרים מוגדרים כשאריות. ייצור של 100 ליטר בירה מייצר 4-2 ק"ג שמרים משומשים. מבשלות מייצרות עשרות טונות של שפכים בחודש. לפסולת ריכוז מזהמים הגבוה עד פי 30 מזו של שפכי בית רגילים.

הפיכת פסולת לננו־חלקיקים

הפסולת עשירה בחלבונים, בסוכרים, במינרלים ובפוליפנולים, מה שיוצר בסיס מצוין למחקר. קבוצת חוקרים מארצות הברית בחנה כיצד אפשר להפיק מן הפסולת ננו־חלקיקים מתכתיים שעשויים לשמש כחומר פעיל בתרופות נוגדות חיידקים.

החוקרים הוסיפו לפסולת מקור מתכתי כגון כסף ניטראטי. תגובות כימיות טבעיות בפסולת הפכו את יוני הכסף לננו־חלקיק המורכב משלוש שכבות: כסף מתכתי, כסף אוקסידי וכסף פוספטי. התרכובות האורגניות מהפסולת יצרו מעטפת טבעית סביב החלקיק, המייצבת אותו ומונעת תגובות לא רצויות. בשיטה זו, שנחשבת "כימיה ירוקה", לא צריך חומרים מסוכנים, ותוצרי הלוואי נחשבים מינימליים.

בבדיקות מעבדה נמצא כי חלקיקים מצופי פסולת ממבשלות בירה אינם רעילים לתאי אדם, אך כן פוגעים בחיידק E. coli. התברר כי חלקיקים המכילים ריכוז גבוה של כסף פוספט יעילים מאוד משום שהמעטפת שלהם דקה יותר ומאפשרת לרכיבי כסף להגיב עם החיידק. כבר ידוע שכסף מחסל חיידקים היטב, אבל בננו־חלקיקים שטח הפנים גדול יותר ולכן פעילותו חזקה אף יותר.

למרות הפוטנציאל הגבוה, השימוש הרפואי עדיין רחוק ממימוש. ננו־חלקיקים מתכתיים עשויים להישאר בגוף זמן רב. חלק מהננו־חומרים שנחקרו בעולם אף נמצאו כבעלי השפעות שליליות על אורגניזמים. לפני שיתאפשר לשלב את הננו־חלקיקים שמקורם בפסולת של מבשלות בירה בתרופות אנטי־בקטריאליות, נחוץ מחקר מעמיק: כיצד הם מתפרקים בגוף, האם הם מצטברים באיברים ומה מידת בטיחותם לטווח הארוך.

לפרטים נוספים