Китайские ученые создали живой пластик, который разлагается по команде
Ученые из Китайского университета в Гонконге создали живой пластик, который разлагается по команде.
Пластиковые отходы остаются одной из ключевых проблем для человечества, ведь этот материал может разлагаться в течение тысячелетий, оставляя после себя токсичные микрочастицы. В связи с этим китайские исследователи добавили в пластик микроорганизмы, способные поглощать его. Микроорганизмы остаются неактивными, пока не будут «пробуждены» горячей «питательной» средой, после чего полностью поглотят пластик буквально за несколько дней.
«Осознание того, что традиционные пластмассы хранятся веками, тогда как многие сферы их применения, например, упаковка, имеют короткий срок службы, заставило нас спросить себя: можем ли мы заложить процесс деградации непосредственно в жизненный цикл материала?», — объясняет один из ведущих авторов Чжуоцзюнь Дай.
Некоторые микроорганизмы имеют ферменты для расщепления длинных полимерных цепей. Исследователи модифицировали споры Bacillus subtilis, чтобы те вырабатывали ферменты, которые разлагают пластик, а затем интегрировали микроорганизмы в спящем состоянии непосредственно в пластиковую матрицу.
Под воздействием тепла споры пробуждаются и выделяют ферменты, которые разлагают пластик изнутри. Исследователи использовали поликапролактон, который биоразлагаем сам по себе. До этого этот материал уже удавалось утилизировать с помощью ферментов от микроорганизмов. Однако предыдущие попытки полагались на одну систему ферментов.
Исследователи создали отдельные штаммы Bacillus subtilis для образования двух ферментов, которые сотрудничают при разложении полимеров. Один фермент расщепляет длинные полимерные цепи в нескольких местах, ослабляя структуру пластика, а второй постепенно разлагает отдельные цепи на более мелкие молекулы для дальнейшей обработки со стороны микроорганизмов.
Такая двухферментная система оказалась значительно эффективнее, обеспечивая практически полную утилизацию матрицы пластикового материала. Микроорганизмы и пластик образуют единый, фактически живой материал, который имеет свойства аналогично традиционным пленкам из поликапролактона.
Катализатором для биоразложения инновационного пластикового материала служит питательный бульон при температуре 50 °C. Как только этот бульон вступает в контакт с материалом, он активирует споры и активизирует процесс биоразложения. Для тестирования технологии исследователи создали электрод, носимый из этого материала и добавили катализатор. Материал полностью разложился за 2 недели, не оставив после себя частиц микропластика.
Сейчас технология работает с поликапролактоном, который биоразлагается сам по себе. Кроме этого процесс разложения в значительной степени зависит от условий окружающей среды. Однако подобные исследования имеют значительный потенциал. Сейчас ученые сосредоточены на создании катализатора, который будет способствовать разложению микропластика в воде. Они также планируют проверить эффективность собственной разработки не только на поликапролактоне, но и на других видах пластмасс, особенно тех, что используются в изготовлении одноразовых пластиковых изделий.
Результаты исследования опубликованы в журнале Applied Polymer Materials Journal
Сотни исследований потеряны: источником микропластика, который находили годами, были перчатки ученых
Источник: New Atlas
