Проблема загрязнения планеты пластиком с каждым годом становится все более глобальной. Сегодня в мире перерабатывается только 9 % пластика, это самый распространенный вид отходов. Даже в развитых странах на переработку попадает меньше 50 % пластика, собранного домашними хозяйствами.
По данным ВВС, количество пластика в Мировом океане уже достигло более 170 триллионов кусков, при том, что еще в 2005 году количество объектов из него в океане оценивалось в 16 трлн единиц.
Частицы микропластика уже обнаружены везде – от грудного молока и плаценты, до льдов Антарктиды.
По подсчетам Всемирного фонда дикой природы (WWF), в организм попадает 5 граммов опасных частиц в неделю, а в год — около 250 граммов. Примерно столько же весят 230 пластиковых трубочек или 8 пол-литровых бутылок из пластика.
И если влияние пластика на здоровье человека еще окончательно не доказано, то для морских птиц даже классифицировали новое заболевание – пластикоз.
Ученые ищут способы борьбы с «пластиковой пандемией», например, с помощью живых организмов. Recycle собрал наиболее интересные кейсы о переработке пластиковых отходов с помощью биотехнологий.
Бактерии
Биологи из Технологического университета Чалмерса (Швеция) обнаружили бактерии, которые могут разлагать пластик на суше и под водой.
Исследования показали, что бактерии способны эволюционировать и почти универсальны. Они подстраиваются под определенный вид мусора и могут перерабатывать самые разные варианты пластика, при этом у них есть реакция на степень загрязнения пластиком. Одно из направлений работы биологов - создавать микробные сообщества под разложение определенного вида полимера.
Еще одно исследование принадлежит японским молекулярным биологам, они открыли бактерию, которая питается лавсаном, и планируют использовать ее для уничтожения пластикового мусора.
Группа ученых под руководством Кендзи Миямото (Kenji Miyamoto) из университета Кейо в Йокогаме (Япония) изучали, как различные сообщества бактерий реагируют на присутствие полиэтилентерфталата (PET). Из этого термопластика, также известного как лавсан, изготавливают пластиковые бутылки, одежду, кинопленку и другие носители информации. На долю PET приходится шестая часть всего пластикового мусора на Земле.
Оказалось, что обычная почвенная бактерия Ideonella sakaiensis способна жить на стопроцентной "диете" из лавсана и разлагать его молекулы на воду и углекислый газ. Единственный минус такой технологии – скорость. Бактерии уничтожили пленку только через шесть недель после начала эксперимента. Однако ученые полны оптимизма - пластиковый мусор "живет" на свалках примерно по 70-100 лет, поэтому добавление колоний Ideonella sakaiensis в мусорные кучи может ускорить его разложение.
Мучные черви и огнёвки
Вэй-Мин Ву (Wei-Min Wu) из Стэнфордского университета (США) и его коллеги из Китая в ходе исследований обнаружили, что обычные мучные черви (Tenebrio molitor), которых подают в качестве еды в китайских ресторанах, умеют частично переваривать эти полимеры. Аналогичные свойства выявили и у их южных родичей – личинок индийских амбарных огневок (Plodia interpunctella).
Мучные черви благодаря бактериям из рода Exiguobacterium, могут съедать около 40 миллиграмм полистирола в день. Это примерно равно весу одной маленькой таблетки. При этом мучные черви переваривают полимер не полностью, но остатки пенопласта в их экскрементах, как выяснили ученые, можно разложить при помощи других бактерий.
Амбарные огневки, в свою очередь, оказались специалистами по "утилизации" полиэтилена – они способны съесть несколько миллиграмм пленки, используя тандем бактерий из родов Enterobacter и Bacillus.
Существенный минус технологии - и мучные черви, и огневки не способны переваривать полимеры самостоятельно – если этих микробов удалить из их кишечника, то личинки погибнут, потеряв возможность извлекать питательные вещества из пластика.
Однако ученые считают, что это вполне реальный способ для утилизации пластика.
С личинками мучных червей может даже все получиться гораздо интереснее, потому что сами гусеницы могут потом идти на корм для домашних птиц, рыб и в экзотические блюда китайских ресторанов.
Восковая моль
Специалисты Высшего совета по научным исследованиям Испании пришли к выводу, что личинки большой восковой моли (Galleria mellonella) способны перерабатывать пластик. Эти насекомые считаются вредителями — их личинки поселяются в пчелиных ульях, поедая мед, пергу и воск, из которого состоят соты. Биолог Федерика Берточчини выяснила, что 100 личинок способны переработать 92 мг полиэтилена за двенадцать часов – это отличный показатель.
Гусеницы расщепляют полиэтилен и превращают его в этиленгликоль - ядовитое вещество со сладковатым вкусом, не имеющее цвета и запаха. Однако гусеницы от него не пострадали, расщепляющий фермент выходил наружу через поверхность тела.
Ученые предполагают, что в разложении пластика, как и в переработке воска, участвуют определенные энзимы — соединения, катализирующие химические реакции в живых системах. Теперь исследователи задались целью выделить эти энзимы.
Грибы
На сегодня ученые выявили способность разлагать пластик у нескольких видов грибов.
Группа ученых из Китая и Кении обнаружила, что плесневый гриб Aspergillus tubingensis может разлагать пластмассу. Исследования проводились под руководством доктора наук из Международного исследовательского центра по агролесоводству (ICRAF) Зехруна Хана.
Ученые работали над образцами со свалки в Пакистане, чтобы понять, питается ли кто-то из живых существ пластиком. Лабораторные испытания показали, что гриб Aspergillus tubingensis растет на пластиковых поверхностях, выделяя разрушительные для химических связей в полимерах ферменты. Для этого он использует свой мицелий - вегетативное тело, состоящее из тонких разветвленных нитевидных образований (предназначено для бесполого размножения, питания и роста организма).
За несколько недель он может разрушить пластмассу, которая в обычных условиях разлагалась десятки лет. На скорость разложения пластика под действием гриба влияют температура и кислотно-щелочной баланс. Ученые считают, что если найти оптимальные условия развития, то гриб вполне можно применять на заводах по переработке отходов.
В 2011 году группа биохимиков из Йельского университета обнаружила, что эндофитный гриб Pestalotiopsis microspora из тропических джунглей Эквадора может питаться полиуретановыми пластмассами. Он разлагает не только твердые пластиковые изделия, но и жидкие, а также различные синтетические волокна, находящиеся в одежде. Важно и то, что разлагать пластик он может как в кислородной, так и бескислородной среде.
Ученые обнаружили, что гриб вырабатывает специальный фермент серин-гидролазу, с помощью которой он способен разлагать полиуретан. Полиуретан широко используется в промышленности и строительстве для изготовления уплотнений, прокладок, клеев, герметиков, деталей машин. При этом он особенно труден в переработке.
Насколько бы убедительными не выглядели исследования, самая эффективная мера по снижению пластиковых отходов – отказ от него. Уже сегодня понятно, что мир постепенно утопает в куче пластика. Некоторые активисты считают, что добиться успеха можно путем давления на корпорации. Тем временем, государства начинаютобсуждать условия международного соглашения по пластику.
t.me/recyclemagru
