Ученые только что наблюдали, как микробы поедают пластик LAHB при температуре 3,6 °C и глубине 855 м, превращая его в безвредный CO₂ и воду.
В ходе испытаний на морозе и глубоководье под высоким давлением пластик LAHB разрушился более чем на 80%. (Изображение для наглядности)
Gettyimages
Группа японских исследователей продемонстрировала, что новый микробный полиэстер, называемый поли(D-лактат-ко-3-гидроксибутират), или LAHB, может биоразлагаться на глубоководном дне, в то время как обычные биопластики остаются нетронутыми.
В ходе испытаний на глубине 855 метров пленки LAHB потеряли более 80 процентов своей массы всего за 13 месяцев, что породило надежды на создание альтернатив пластику, которые не будут задерживаться на десятилетия в самых отдаленных уголках океана.
Глубоководные испытания подтверждают быстрое разложение
Ученые погрузили два типа плёнки в воду, чтобы проверить устойчивость LAHB в одной из самых суровых сред обитания на Земле. Одна из них содержит примерно 6% молочной кислоты (P6LAHB), а другая – 13% (P13LAHB) вблизи острова Хацусима в Японии. В качестве контрольного образца использовалась стандартная полилактидная (PLA) плёнка, широко используемая в потребительской упаковке. Температура составляла около 3,6 °C, высокая солёность, низкий уровень кислорода и давление, обычно неблагоприятное для микробной активности.
Через семь месяцев образец P13LAHB с более высоким содержанием лактата потерял уже 30,9% веса. К тринадцатому месяцу оба варианта LAHB потеряли более четырёх пятых своей первоначальной массы, их поверхность потрескалась и покрылась микробной биоплёнкой. Пленка PLA, напротив, осталась невредимой, не продемонстрировав потери веса, поверхностной коррозии или микробной колонизации.
«Наше исследование впервые демонстрирует, что LAHB, микробный полиэстер на основе лактата, подвергается активной биодеградации и полной минерализации даже на глубоководном морском дне, где обычный PLA остается совершенно неразлагаемым», — объясняет профессор Сэйити Тагучи из Института регенерации воды Университета Синсю, который руководил работой совместно с коллегами из JAMSTEC и Университета Гунма.
Командная работа микроорганизмов приводит к разрушению
Генетический и биохимический анализы выявили разделение функций среди микроорганизмов, цепляющихся к LAHB. Доминирующие гамма-протеобактерии, включая такие роды, как Colwellia, Pseudoteredinibacter, Agarilytica и UBA7957, секретировали внеклеточные ферменты-деполимеразы, которые разрезали длинные полимерные цепи LAHB на более мелкие димеры и тримеры.
Некоторые виды, в частности UBA7959, продуцируют дополнительные олигомерные гидролазы, которые расщепляют эти фрагменты на отдельные строительные блоки, такие как 3-гидроксибутират (3HB) и лактат.
После освобождения эти мономеры стали пищей для других членов сообщества, включая альфа-протеобактерии и десульфобактериоты, которые перерабатывали эти соединения в углекислый газ, воду и соли. Вместе консорциум добился того, чего редко удается достичь пластику на такой глубине: практически полной минерализации без образования микропластиковых частиц.
Шаг к безопасным для океана материалам
Прогнозируется, что объём пластикового загрязнения значительно превысит 353 миллиона тонн, образовавшихся в 2019 году, и около 1,7 миллиона тонн ежегодно попадают в водные экосистемы. Поскольку течения сгоняют плавающие отходы в обширные «мусорные пятна», учёные ищут полимеры, которые действительно исчезают в морской среде. Успех LAHB в холодных водах с низким содержанием питательных веществ позволяет предположить, что он может помочь сократить этот разрыв.
«Это исследование рассматривает одно из самых серьёзных ограничений современных биопластиков — их недостаточную биоразлагаемость в морской среде. Показав, что LAHB может разлагаться и минерализоваться даже в глубоководных условиях, исследование предлагает более безопасные альтернативы традиционным пластикам и поддерживает переход к циклической биоэкономике», — говорит профессор Тагучи.
Результаты исследования опубликованы в онлайн-версии журнала «Polymer Degradation and Stability» и будут опубликованы в печатном издании журнала от 1 октября 2025 года (том 240). При масштабном производстве потребительские товары из этого материала могут в будущем сократить постоянное накопление пластика в Мировом океане. Это небольшая, но важная победа в борьбе с загрязнением морской среды.
Sourse: interestingengineering.com
