Фото: Nick Taylor / Ren Kyst
Бактерии и грибы умеют расщеплять пластик, тогда как человечество не может решить задачу утилизации такого рода отходов. Между тем, маленькие живые организмы вырабатывают ферменты, которые способны разрывать длинные цепочки молекул полимеров. И пластик для них – источник питания. Какие именно бактерии и грибы разлагают полимеры? Насколько их возможности универсальны? Этими вопросами задались исследователи из Queen’s University Belfast (Великобритания).
Абсолютное зло
Мировое производство пластика в настоящее время превышает 460 млн тонн в год. До половины этого объема - одноразовые предметы. Уровень переработки этого материала в мире составляет всего 9%.
Планета утопает в отходах. По оценкам экспертов, к 2040 году общий объем пластикового загрязнения среды достигнет 1,3 млрд тонн, и все это – трудноразлагаемые вещества, их уже находят повсеместно – от природных экосистем до органов человека.
Полиэтилен (PE) и полипропилен (PP), а также их растворимые компоненты - угроза для биоразнообразия: они подавляют рост и меняют видовой состав фитопланктона, лежащего в основе пищевых цепочек. Попадание микропластика в организмы зоопланктона и животных позволяет ему распространиться в глобальном масштабе и попадать в организмы людей. Поэтому существует острая необходимость в разработке методов очистки территорий и вод от пластика.
Мировое производство пластика в настоящее время превышает 460 млн тонн в год. До половины этого объема - одноразовые предметы. Уровень переработки этого материала в мире составляет всего 9%.
Планета утопает в отходах. По оценкам экспертов, к 2040 году общий объем пластикового загрязнения среды достигнет 1,3 млрд тонн, и все это – трудноразлагаемые вещества, их уже находят повсеместно – от природных экосистем до органов человека.
Полиэтилен (PE) и полипропилен (PP), а также их растворимые компоненты - угроза для биоразнообразия: они подавляют рост и меняют видовой состав фитопланктона, лежащего в основе пищевых цепочек. Попадание микропластика в организмы зоопланктона и животных позволяет ему распространиться в глобальном масштабе и попадать в организмы людей. Поэтому существует острая необходимость в разработке методов очистки территорий и вод от пластика.
Рис: www.openhealthnews.com
Эти сложные вещества - одни из самых энергоемких источников углерода, доступных для микроорганизмов. Поэтому для разложения до безопасных форматов ученые ищут микробы и ферменты, способные на такую работу.
Интересные природные механизмы
Ранее исследователи искали бактерий на скоплениях пластиковых отходов. Так в Японии обнаружили Ideonella sakaiensis, которая полностью разлагает полиэтилентерефталат (PET), из которого делают упаковку для пищевых продуктов. Также обнаружили, что Galleria mellonella, которая разрушает восковые улья, может есть и полиэтиленовые пакеты.
Между тем ясно, что способность расщеплять пластмассы появилась у этих организмов задолго до появления пакетов и бутылок. Просто пластик имеет сходство с природными материалами, к разложению которых бактерии и грибы приспособлены природой: целлюлозой (растительные волокна), хитином (панцири насекомых), кутином (восковой налет на поверхности листьев). Микроорганизмы вырабатывают ферменты и с помощью своего метаболического аппарата разлагают природные высокомолекулярные полимеры.
Ешь, что дают!
Ученые из Queen’s University Belfast обнаружили два штамма бактерий - Gordonia и Arthrobacter – в природной среде (торфяном болоте и бытовом компосте).
В ходе эксперимента этим бактериям добавляли полиэтилен низкой плотности (LDPE), полипропилен (PP), полиэтилентерефталат (PET) или полистирол (PS) в качестве единственного источника углерода. И измеряли уменьшение массы пластика, а также отслеживали образование биопленки.
Оказалось, что за 28 дней Gordonia и Arthrobacter разлагают полипропилен и полистирол без его предварительной обработки почти на 23% и 19,5% соответственно. По словам исследователей, это одни из самых высоких показателей биоразложения для этих синтетических материалов. Ценно и то, что пластик не нужно подвергать никакой подготовке: бактерии едят то, что предлагают исследователи. Это серьезно удешевляет проект по утилизации.
Оказалось, что Gordonia образует биопленку на полипропиленовой поверхности, когда питательных веществ мало. В ходе эксперимента удалось выделили фермент, расщепляющий полипропилен – это AlkB.
Результаты свидетельствуют о том, что в средах, богатых природными полимерами, могут образовываться мощные штаммы, разлагающие пластик.
Достижения в области микробной инженерии, открытия новых ферментов и экологической микробиологии дают шанс к созданию более эффективных систем биоразложения пластика, отмечают ученые.
В ожидании правильного решения
В Женеве 14 августа заключительный день заседания Межправительственного переговорного комитета ООН по глобальному договору о пластике. 184 страны предпринимают попытки достичь юридически обязывающего документа, направленного на прекращение глобального загрязнения веществами, которые вредны для биоты, человека и климата.
По прошествии недели дискуссии участники сообщали о сложностях сближения позиций нефтедобывающих стран – с одной стороны и готовых к реальным шагам по преодолению пластикового кризиса – с другой. Уже в ближайшие сутки итоги переговоров будут подведены и обнародованы.
