Прорив у переробці пластику, вчені знайшли спосіб розкладати раніше неперероблений матеріал
Американські дослідники створили генномодифіковані бактерії, здатні розкладати дуже міцний пластик. У процесі використання матеріалу мікроорганізми надають йому ще більшої жорсткості, а після того, як він потрапить на звалище, розщеплять його в короткі терміни.
Пластик – універсальний матеріал нашого часу: він дешевий, хімічно стійкий і міцний. Однак саме остання властивість робить його утилізацію складною. На розкладання пластику йдуть десятки, а іноді й сотні років, через що такого роду відходи засмічують землю та океани. Тому вчені всього світу постійно думають про те, як найефективніше розщеплювати пластик, і останніми роками було виявлено бактерії, які здатні це робити.
Харчуватися пластиком може, наприклад, Rhodococcus ruber, знищуючи до 1,2 відсотка маси поліетилену, який щороку потрапляє у Світовий океан. Щоправда, для цього потрібні відповідні умови навколишнього середовища, та й сам пластик, який здатні розщеплювати такого роду бактерії, зазвичай м’який. Куди складніше справи йдуть із міцним матеріалом, наприклад термопластичним поліуретаном, з якого виготовляють взуття, запчастини для автомобілів, чохли для телефонів і багато інших побутових товарів. Поки що такий вид пластику взагалі не підлягає вторинній переробці.
Вчені з Каліфорнійського університету в Сан-Дієго (США) вирішили потурбуватися цією проблемою. Вони звернули увагу на сінну паличку (Bacillus subtilis) – вид грампозитивних бактерій, яку отримують із сінного екстракту. При цьому бактерія зустрічається всюди – від кишківника людини і тварин до повітря і води. Ці ж мікроорганізми здатні розкладати пластик.
Дослідники запропонували впроваджувати Bacillus subtilis у сам матеріал. Бактерія не розкладатиме пластик доти, доки він не потрапить на звалище і не стикнеться з ґрунтом. Щоб вона почала виробляти ферменти, пластик потрібно зарити в компост. Тому користуватися такими виробами можна буде як завгодно довго. Але є проблема – висока температура, яка використовується у виробництві пластику, вбиває більшість бактеріальних спор.
Тому вчені створили ГМО-мікроби Bacillus subtilis, здатні протистояти нагріванню, і виявили, що від 96 до 100 відсотків спор таких бактерій здатні виживати при температурі обробки пластику 135 градусів Цельсія. Це вельми багатообіцяючий результат, оскільки не генномодифіковані бактерії виживають за такого нагрівання лише приблизно у 20 відсотках випадків.
Після цього дослідники перевірили, наскільки добре Bacillus subtilis розкладають пластик. З’ясувалося, що за концентрації до одного відсотка від ваги пластику мікроорганізми розщеплюють понад 90 відсотків матеріалу протягом п’яти місяців після закопування в компост. Учені виявили й інший приємний бонус – пластик, виготовлений з використанням Bacillus subtilis, на 37 відсотків міцніший і на 30 відсотків має меншу схильність до розриву порівняно зі звичайним термопластичним поліуретаном. Таким чином, спори бактерій діють на матеріал подібно до армуючого наповнювача.
Дослідження опубліковано в журналі Nature Communications.
