Как переработать пластик с помощью ферментов

КРЕДИТ: СЕЗАР ЭРНАНДЕС / CSIC

Открытия о том, что некоторые виды пластмассы могут расщепляться ферментами, например, содержащимися в слюне личинки свиристельной моли (Galleria mellonella), показанной здесь, стимулировали движение по биологической переработке отходов.

Ученые обыскивают мусорные свалки по всему миру в поисках бактерий, грибов и даже насекомых, содержащих ферменты, которые можно использовать для расщепления различных полимеров. Это только начало, но если усилия можно будет эффективно масштабировать, такая биологическая переработка может решить проблему пластиковых отходов.

От Сэнди Онг 24.08.2023

Поддерживайте здравую науку и умные историиПомогите нам сделать научные знания доступными для всех.Пожертвуйте сегодня

Пасмурным весенним утром 2012 года Федерика Бертоккини ухаживала за своими пчелами недалеко от места своего проживания в Сантандере, на живописном северном побережье Испании. Одна из сот «была заражена червями», говорит пчеловод-любитель, имея в виду надоедливых личинок восковой моли, обладающих ненасытным и разрушительным аппетитом.

Бертоккини выбрала червей, поместила их в полиэтиленовый пакет и продолжила заниматься пчеловодством. Когда через несколько часов она забрала сумку, она заметила что-то странное: она была полна крошечных дырок.

Интерес учёного возбудился. Голодные черви просто сожрали пластик или они тоже изменили его химический состав? Быстрые тесты в ее лаборатории, как ни удивительно, подтвердили последнее: что-то в слюне червей разрушило пластик. «С этого момента начались исследования», — говорит Бертоккини, биолог развития, ранее работавший в Национальном исследовательском совете Испании.

Сейчас она является соучредителем Plasticentropy — одного из многочисленных стартапов и исследовательских групп, которые возникли в последние годы в поисках биотехнологических способов переработки пластика. Эта биологическая переработка, как ее называют, может предложить более эффективную и экологически чистую альтернативу некоторым из сегодняшних проблемных методов переработки.

В рамках этих усилий ученые обыскивают свалки, автосвалки и другие места, изобилующие пластиковым загрязнением, в поисках организмов, которые могли бы расщеплять пластик на составные части. Взяв эти микробы и улучшив их способность пережевывать полимеры в лаборатории, ученые надеются найти эффективный способ переработки строительных блоков пластика. Затем они будут использовать эти подразделения для производства новых материалов, создавая тем самым цикл «бесконечной переработки».

Это только начало, и поиск ферментов, подходящих для этой задачи, — это лишь первый шаг. Но биологическая переработка может стать ценным инструментом в борьбе с постоянно растущей проблемой пластика.

« Над этим работают группы по всему миру — сотни групп, тысячи ученых — это действительно удивительно», — говорит структурный биолог Джон МакГихан, консультант по разрушению пластмасс, который специализируется на открытии и разработке ферментов для переработки пластмасс.

Эти усилия не могли произойти достаточно скоро. С тех пор, как в 1950-х годах началось серьезное производство пластмасс, объемы производства резко возросли. По оценкам, ежегодно мы производим около 460 миллионов тонн пластика, что эквивалентно весу примерно 2,3 миллиона синих китов.

К сожалению, большая часть этого пластика сжигается, закапывается на свалках или выбрасывается в окружающую среду. Неудивительно, что пластик проник во все уголки нашей планеты — от глубоких океанов до обоих полюсов, он попадает даже под дождем. Он также присутствует в нашем организме, его следы обнаружены в плаценте, грудном молоке и человеческой крови; Использование и утилизация пластика связано с рядом проблем со здоровьем и окружающей средой.

Несмотря на вездесущий значок «три стрелки в петле», большая часть пластика не может быть переработана, и даже те, которые можно, часто не перерабатываются, как показывают данные Организации экономического сотрудничества и развития (ОЭСР) за 2019 год. По данным этого исследования, в Соединенных Штатах самый низкий уровень переработки пластика — всего 4 процента; в мире только 9 процентов перерабатывается. Страны ОЭСР — это 38 стран-членов, которые в основном находятся в Европе, Северной Америке и Азии.