Enzyme Synthesis from Kitchen By-Products: A Pathway to Sustainable Bio-Shampoos

تنتج الأسر في جميع أنحاء العالم يومياً تدفقاً مستمراً من النفايات العضوية: قشور الفاكهة، وبقايا الخضروات، وبقايا الطعام. وعندما تُلقى هذه المواد في مكب النفايات، فإنها غالباً ما تستقر في كومة لا يمكن للهواء الوصول إليها. وفي هذه الظروف الخالية من الهواء، تتحلل النفايات وتطلق غاز الميثان، وهو غاز يحبس الحرارة في الغلاف الجوي بفعالية أكبر بكثير من ثاني أكسيد الكربون. وتساهم هذه العملية بشكل كبير في تغير المناخ. وفي الوقت نفسه، يستمر سكان العالم في النمو، مما يتطلب المزيد من الموارد وينتج المزيد من النفايات التي لا تستطيع الأرض استيعابها بسهولة. ويبحث العلماء والمهندسون باستمرار عن طرق لتحويل هذه المشكلة إلى حل، بحثاً عن أساليب يمكنها تحويل القمامة إلى شيء مفيد مع تقليل العبء البيئي. وتتضمن إحدى هذه الطرق التخمر، وهي عملية طبيعية تقوم فيها الكائنات الدقيقة بتفكيك المواد العضوية. ومن خلال توجيه هذه العملية، يمكن إنشاء سائل غني بالإنزيمات المفيدة والأحماض العضوية، المعروف باسم "إنزيم القمامة". وقد أظهرت هذه المادة نتائج واعدة كعامل تنظيف ووسيلة لتقليل الغازات الضارة الناتجة عن النفايات المتعفنة.

استكشفت دراسة حديثة أجراها باحث في مدرسة VNU-HCM للموهوبين في فيتنام كيفية صنع إنزيم القمامة هذا بأكثر الطرق فعالية وكيفية استخدامه لإنشاء شامبو مستدام. كان الهدف هو إيجاد الوصفة المثالية لتخمير بقايا المطبخ ثم اختبار ما إذا كان السائل الناتج يمكنه تنظيف الشعر بنفس كفاءة تنظيف الأسطح. بدأ الباحث بخلط النفايات العضوية مع السكر والماء في حاويات مغلقة. استخدمت الوصفة القياسية نسبة محددة: جزء واحد من السكر، وثلاثة أجزاء من النفايات، وعشرة أجزات من الماء. وللتحقق مما إذا كان نوع السكر أو طريقة تحضير النفايات أمراً مهماً، أعد الباحث عدة دفعات مختلفة. استخدمت بعض الدفعات السكر الأبيض الحبيبات، بينما استخدمت أخرى المولاس، وهو شراب كثيف وداكن. احتوت بعض الدفعات على نفايات المطبخ في قطع كبيرة، بينما احتوت أخرى على نفايات تم تقطيعها إلى قطع أصغر. ومن الأهمية بمكان أن الباحث اختبر أيضاً ما إذا كان إضافة مستحضر ميكروبي محدد، وهو مادة تحتوي على بكتيريا وفطريات مفيدة تسمى "إميزيو" (Emzeo)، سيؤدي إلى تسريع العملية.

أظهرت الاختبارات الأولية، التي لم تتضمن المستحضر الميكروبي، علامات ضئيلة على التخمر بعد مرور شهر. لم تطور الخلطات الرائحة الحامضة المميزة أو النمو الفطري الأبيض الذي يشير إلى أن العملية تعمل. وأشار هذا إلى أنه بدون بادئ مزرعة مناسب، فإن نفايات المطبخ وحدها لن تتخمر بكفاءة. وعندما أضاف الباحث مستحضر "إميزيو" إلى الخلطات، تغيرت النتائج بشكل جذري. ومن بين مختلف التركيبات، برزت دفعة واحدة محددة كأكثرها نجاحاً. تألفت هذه الخلطة الفائزة من 25 ملليلتر من المولاس، و75 جراماً من نفايات المطبخ التي قُطعت إلى قطع متوسطة، و250 ملليلتر من الماء، مع تعزيزها بـ 0.2 جرام من مستحضر "إميزيو". وبعد 30 يوماً من التحضين، أنتجت هذه الدفعة سائلاً ذا رائحة خميرة حلوة وحامضة لطيفة. غطت سطح السائل طبقة سميكة ومنتظمة من النمو الميكروبي الأبيض، وتحللت النفايات الصلبة في الأسفل تماماً. وفي المقابل، كانت الدفعات الأخرى إما ذات رائحة غير مستحبة، أو بها طبقات نمو رقيقة، أو تركت النفايات سليمة إلى حد كبير.

بعد تحديد الوصفة المثلى، انتقل الببحاث لاختبار قوة التنظيف لمحلول الإنزيم الناتج. تم تطبيق السائل على ثلاثة أنواع مختلفة من الأسطح واستُخدم لإزالة ثلاثة أنواع مختلفة من البقع. وفي كل حالة، نجح محلول الإنزيم في إزالة البقع تماماً. وتشجيعاً لهذه النتيجة، قام الباحث بتركيب شامبو باستخدام هذا الإنزيم المنزلي. صُمم المنتج النهائي ليكون لطيفاً وخالياً من المواد الكيميائية القاسية، وتجنب تحديداً الكبريتات، الشائعة في الشامبو التجاري ولكن يمكن أن تهيج فروة الرأس وتضر بالبيئة. بلغ مستوى الرقم الهيدروجيني (pH) للشامبو الحيوي الناتج 5.5، وهو قريب من الحموضة الطبيعية لجلد الإنسان وشعره. لقد شكل رغوة جيدة ونظف بفعالية دون أن يكون قاسياً. اعتمدت التركيبة بالكامل على المكونات العشبية الطبيعية جنباً إلى جنب مع الإنزيم المُصنّع، مما يوفر بديلاً غير سام لمنتجات العناية بالشعر التقليدية.

تخلص الدراسة إلى أن تحويل نفايات المطبخ إلى منتج تنظيف مفيد ليس ممكناً فحسب، بل يمكن تحسينه بوصفة بسيطة ومحددة. فمن خلال استخدام النفايات العضوية المقطعة، والمولاس، والماء، وكمية صغيرة من البادئ الميكروبي، يمكن إنشاء محلول إنزيمي قوي في غضون شهر واحد فقط. يعمل هذا المحلول كمنظف ويمكن أن يكون أساساً لشامبو مستدام آمن لكل من البشر والكوكب. وبينما لم تختبر الأبحاث بعد مدى مدة بقاء المنتج على الرف أو استكشافت كل نوع ممكن من البقع، فإن النتائج توفر مساراً واضحاً للمضي قدماً. فهي تثبت أن مشكلة منزلية شائعة — وهي نفايات الطعام — يمكن تحويلها إلى مورد يساعد في تقليل انبعاثات الغازات الدفيئة ويقدم بديلاً أكثر رفقاً بالبيئة للعناية الشخصية اليومية.