Ученые продемонстрировали творческое решение проблемы загрязнения пластиком, одной из самых острых экологических проблем. Пластик был наполнен спорами бактерий, пожирающих пластик, которые активируются при выбрасывании на свалку и биоразлагают 90% материала за пять месяцев. Еще более странно то, что это на самом деле сделало пластик более жестким и прочным во время использования.
Пластик — прочный и универсальный материал, но те же свойства, которые делают его полезным, также затрудняют его утилизацию. Известно, что его разложение занимает десятилетия или столетия, поэтому огромное количество пластиковых отходов засоряет свалки и океаны.
Интересно, что природа, как это часто бывает, адаптируется. В последние годы ученые обнаружили бактерии, которые развили способность расщеплять пластик, выделили ферменты, которые это делают, и даже увеличили их эффективность. Это потенциально может привести к созданию более эффективных центров переработки, где пластик обрабатывается ферментами и бактериями. А как насчет пластика, который не попадает на эти предприятия? Термопластичный полиуретан (ТПУ) – это прочный тип пластика, который обычно используется для изготовления обуви, спортивных товаров, чехлов для телефонов и автомобильных деталей, но в настоящее время не подлежит вторичной переработке.
Поэтому для нового исследования команда изучила новый потенциальный метод утилизации ТПУ – внедрение спор бактерий, питающихся пластиком, Bacillus subtilis прямо в сам пластик. В идеале пластиковые изделия можно было бы использовать как обычно, чтобы они не ломались слишком рано, и только когда их выбрасывали на свалку или в естественную среду, они начинали бы биоразлагаться.
Первая проблема, которую необходимо преодолеть, заключается в том, что высокая температура, используемая при производстве пластика, убивает большинство бактериальных спор. Поэтому исследователи генетически модифицировали микробы, чтобы они могли противостоять такому нагреву, и обнаружили, что от 96 до 100% отредактированных бактерий выжили при температуре обработки пластика 135 °C (275 °F), по сравнению со всего лишь 20% неотредактированных насекомых.Затем они проверили, насколько хорошо бактерии расщепляют пластик — процесс, запускаемый питательными веществами и влагой в почве. При концентрации до 1 % от веса пластика бактерии разлагают более 90 % материала в течение пяти месяцев после захоронения в компосте.
В ходе лабораторных испытаний пластик разложился на 90% за пять месяцев похоронен в компосте Хан Сол Ким
Легко предположить, что если дать пластику собственную ахиллесову пяту, он только ослабнет во время использования, но оказывается, что все наоборот. Было обнаружено, что пластик, изготовленный из спор, на 37 % прочнее и имеет на 30 % более высокую прочность на разрыв, чем обычный ТПУ. Команда предположила, что споры действуют как армирующий наполнитель.
По словам исследователей. что эта потенциально масштабируемая технология может открыть новый способ утилизации неперерабатываемых ТПУ, делая их более жесткими и прочными во время использования. Объединив его с несколькими другими методами, мы могли бы добиться некоторого прогресса в решении проблемы загрязнения пластиком.
Исследование было опубликовано в журнале Nature Communications.
