من البلاستيك إلى الطبق: ثورة µBites

ماذا لو كان بإمكان زجاجة البلاستيك التي ألقيتها للتو في سلة إعادة التدوير أن تتحول إلى بسكويت غني بالبروتين؟ هذا بالضبط ما حققه فريق من الباحثين في جامعة جنوب إلينوي كاربونديل. اختراعهم، المسمى µBites (يُنطق “مايكروبايتس”)، هو بسكويت مطبوع بتقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد من زجاجات PET البلاستيكية المعاد تدويرها والنفايات الزراعية — وقد يُعيد تشكيل فهمنا لإنتاج الغذاء والتلوث البلاستيكي.

عُرض المشروع في اجتماع الجمعية الكيميائية الأمريكية (ACS) الخريفي2026 في شيكاغو في24أغسطس، ويمثل تقاطعاً مذهلاً بين البيولوجيا التخليقية وتحرير الجينات بتقنية CRISPR والتصنيع الإضافي. تشير اختبارات المختبر إلى أن البسكويت آمن للأكل، ويتطلع الفريق إلى تقديمه للعامة خلال بضع سنوات.

كيف يحول الخميرة المُعدَّلة بتقنية CRISPR البلاستيك إلى طعام

تبدأ العلوم وراء µBites بعملية من32خطوة تُحلل البلاستيك PET — المادة نفسها المستخدمة في زجاجات المشروبات الغازية — إلى مكوناته الجزيئية الأساسية باستخدام الحرارة والضغط والأكسجين والماء. لكن الابتكار الحقيقي يكمن فيما يحدث بعد ذلك.

برمجة الطالبة الجامعية سانديا جاياسيكارا عدة سلالات من الخميرة باستخدام تقنية تحرير الجينات CRISPR لتحويل الجزيئات الغنية بالكربون الناتجة عن البلاستيك المُحلل إلى مكونات صالحة للأكل. تنتج الخميرة المُعدَّلة الآن:

• كتلة حيوية غنية بالبروتين — المكون الغذائي الرئيسي للبسكويت
• الفانيلين — المركب المسؤول عن نكهة ورائحة الفانيليا
• بيتا كاروتين — مغذّي موجود فيالجزر يحوله الجسم إلى فيتامين أ، مما يمنح البسكويت لونه الذهبي

يخلط الفريق الكتلة الحيوية الناتجة عن الخميرة مع الألياف والنشا والمحلي لتكوين عجينة، ثم تُطبع عبر الطابعة ثلاثية الأبعاد لتشكيل البسكويت، وأخيراً يُسخن في الميكروويف للطهي. أكدت اختبارات مختبر الطرف الثالث أن بسكويت µBites خالٍ من المواد الكيميائية السامة والمعادن الثقيلة والمواد المسببة للحساسية ومسببات الأمراض الغذائية.

“الكائنات الدقيقة ذكية جداً،” يقول الدكتور لاهيرو جايكودي، الباحث الرئيسي. “لذلك نحن نستخدم خصائصها لحل المشاكل التي صنعناها نحن.”

وُلد من تحدي ناسا للطعام في الفضاء العميق

بدأ مشروع µBites في واحدة من أجرأ مسابقات علوم الغذاء على الإطلاق. في2021، أطلقت ناسا ووكالة الفضاء الكندية “تحدي الطعام في الفضاء العميق”، ساعين إلى ابتكارات يمكنها إطعام رواد الفضاء خلال مهمات طويلة إلى القمر والمريخ وأبعد من ذلك.

فاز فريق جامعة جنوب إلينوي بمنحة المرحلة الأولى بقيمة25,000 دولار كأحد38فريقاً مُختاراً. لفت مفهومهم — تحويل النفايات إلى طعام مغذّي باستخدام كائنات دقيقة مُهندسة — انتباه الحكام بإمكاناته المزدوجة: حل نقص الغذاء في البيئات القصوى مع معالجة نفايات البلاستيك في آن واحد.

منذ الحصول على المنحة الأولية، حصل المشروع على تمويل إضافي ووسّع قدراته بشكل كبير. كانت µBites الأصلية قادرة فقط على إنتاج بسكويت بروتين أساسي، لكن الإصدار الأحدث مع إنتاج الفانيلين وبيتا كاروتين يمثل قفزة كبيرة في جعل المنتج أكثر جاذبية واكتمالاً غذائياً.

الدور المحوري للطباعة ثلاثية الأبعاد

تلعب الطباعة ثلاثية الأبعاد دوراً محورياً في عملية إنتاج µBites. عند خلط الكتلة الحيوية الناتجة عن الخميرة مع المكونات الغذائية التقليدية، تتكون عجينة لزجة لا يمكن للمعدات الغذائية التقليدية التعامل معها. تحل الطابعة ثلاثية الأبعاد هذه المشكلة عن طريق البثق الدقيق لتكوين أشكال بسكويت متسقة.

يُبرز هذا التطبيق قوة غالباً ما يُغفل عنها في التصنيع الإضافي: القدرة على معالجة المواد التي لا تستطيع المعدات التقليدية التعامل معها. تماماً كما أحدثت الطباعة ثلاثية الأبعاد ثورة في التصنيع بالأشكال الهندسية المعدنية والبوليميرية المعقدة، تفتح الطباعة الغذائية ثلاثية الأبعاد إمكانيات جديدة لقوام وتركيبات غذائية من المستحيل إنتاجها بالقوالب أو الباثات التقليدية.

يشهد الطباعة الغذائية ثلاثية الأبعاد نمواً مستقراً، مع شركات مثل Natural Machines وProcusini وCocoa Press التي تطور طابعات للشوكولاتة والمعكرونة والأطعمة الأخرى. يدفع مشروع µBites هذه التكنولوجيا إلى أراضٍ جديدة تماماً — طباعة طعام من مواد لم تُعتبر صالحة للأكل تقليدياً.

معالجة أزمتين عالميتين في آن واحد

يأتي بحث µBites في لحظة حرجة. وفقاً للأمم المتحدة، من المتوقع أن يزداد الطلب العالمي على الغذاء بنسبة35إلى56 بالمائة بحلول2050، مع أن roughly30 بالمائة من سكان العالم معرضون حالياً لخطر المجاعة. في الوقت نفسه، تشكل التلوث البلاستيكي نحو3.4 بالمائة من انبعاثات الغازات الدفيئة العالمية، وجزء صغير فقط من النفايات البلاستيكية يُعاد تدويره فعلاً.

يعالج نهج µBites المشكلتين معاً. بتحويل نفايات البلاستيك إلى بروتين صالح للأكل، تقلل التكنولوجيا التلوث مع خلق مصدر غذاء جديد. يتصور الباحثون عدة تطبيقات:

• مهمات الفضاء العميق — تحويل النفايات إلى غذاء خلال الرحلات الطويلة
• الغواصات والعمليات العسكرية — إنتاج غذاء ذاتي الاستدامة في البيئات المغلقة
• مناطق الكوارث — إنتاج غذاء طوارئ عند انقطاع سلاسل الإمداد
• البيئات النائية — القطب الشمالي والجنوبي والمواقع الأخرى ذات الوصول المحدود للغذاء

لقد قدّم الفريق طلب براءة اختراع وينتظر الموافقات التنظيمية المتبقية لإجراء اختبارات التذوق البشرية.

ما ينتظر µBites

بينما بيانات التشجيعية، لم تتوفر µBites بعد للعامة. لا يزال الفريق بحاجة إلى موافقة المؤسسة لإجراء اختبارات التذوق الرسمية. يقول أحد الباحثين بصراحة: “لو كنت في منطقة كوارث ولا شيء أكله، سآكله، لكنني لست متأكداً أنني سأخذه من الرف بدلاً من أوريو.”

يعمل الفريق أيضاً على إنتاج مكونات البسكويت المتبقية — النشا والألياف والمحلي — باستخدام كائنات دقيقة مُهندسة. في حال النجاح، ستنتج عملية إنتاج ذاتية الاستدامة بالكامل، حيث تكون المدخلات الوحيدة هي نفايات البلاستيك والمنتجات الثانوية الزراعية ومحاثيث الخميرة المُهندسة.

يُظهر مشروع µBites كيف أن تقاطع البيولوجيا التخليقية والطباعة ثلاثية الأبعاد يُنشئ حلولاً لا يمكن لأي تقنية منفردة تحقيقها. مع استمرار الطباعة ثلاثية الأبعاد في التوسع من التصنيع التقليدي إلى الغذاء والطب وما بعده، تُشير مشاريع مثل µBites إلى أن أكثر تطبيقات التكنولوجيا تحويلاً قد تكون تلك التي لم نتصورها بعد.

كيف يمكن لـ TT3DPrint مساعدتك

في TT3DPrint، نحن متخصصون في الطباعة ثلاثية الأبعاد المخصصة بتقنية FDM للنماذج الأولية والمجسمات والأدوات التعليمية والمنتجات الإبداعية. אמנם لم نبدأ بعد بطباعة البسكويت، لكن مجموعة الطابعات البالغ عددها أكثر من220 طابعة Bambu Lab لدينا يمكنها تحويل تصاميمك الأكثر جرأة إلى حقيقة. سواء كنت بحاجة إلى نموذج أولي واحد أو دفعة من المنتجات المخصصة، نحن نوصلها إلى جميع أنحاء العالم بسرعة.

اتصل بنا للحصول على عرض سعر لمشروع الطباعة ثلاثية الأبعاد التالي.