Красноярские ученые успешно использовали отходы шпрот для производства биоразлагаемых «зеленых» пластиков. Они являются доступным, возобновляемым сырьем для биосинтеза полимеров. Отработанный рыбий жир в качестве углеродного субстрата для синтеза полимеров сделает этот процесс более дешевым и экологичным и поможет избавиться от большого количества неперерабатываемых рыбных отходов. Результаты исследования опубликованы в журнале Processes.
Процесс приготовления полимеров. Фото Анастасии Тамаровской / ФИЦ КНЦ СО РАН
Решением проблемы загрязнения окружающей среды пластиком могут стать биоразлагаемые полимеры. Один из кандидатов на такую роль — полимеры гидроксиалкановых кислот — полигидроксиалканоаты (ПГА). Они синтезируются бактериями, обладают теми же свойствами, что и обычный пластик, и способны разлагаться в природе, не принося ей вреда. Однако массовое применение таких материалов ограничено высокой стоимостью сырья для их производства.
Ученые ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН» и СФУ впервые предложили использовать отработанный рыбий жир из отходов консервированных шпрот в качестве углеродного субстрата для синтеза ПГА полимеров. Это снизит стоимость полимера и сделает его еще более экологичным за счет «возобновляемого» сырья.
Исследователи выбрали шпротный жир в качестве сырья для синтеза ПГА полимеров, поскольку консервы из шпрот производятся во многих странах и в больших объемах. В России объем производства составляет более 20 000 штук консервов за июнь 2023 года. При этом только в Калининградской области, где находится завод по производству консервов, образуется около 10–12 тонн рыбных отходов в сутки. Эти отходы практически не перерабатываются и создают экологические проблемы. Жиросодержащие отходы для исследования возможности синтеза полимеров получены и предоставлены коллегами из Калининградского технического университета.
Синтез полимера на субстрате из шпротного жира проводился бактериями Cupriavidus necator, которые перерабатывают углеродные субстраты, синтезируя из них биоразлагаемый пластик. Жировые шпротные отходы в качестве углеродного субстрата обеспечивают рост бактерий и позволяют производить трехкомпонентные полимеры. Таким образом, шпротные отходы являются перспективным, доступным и возобновляемым субстратом для биосинтеза ПГА.
«Возможность привлечения отходов для производства целевых продуктов, в том числе полимеров, может помочь в решении проблемы загрязнения окружающей среды и повысить эффективность промышленного производства. В качестве перспективного субстрата для получения полимеров рассматриваются жиросодержащие отходы пищевой промышленности, утилизация которых требует больших затрат. Отработанный рыбий жир является потенциально новым, но малоизученным источником углеродного сырья, которое может стать крупномасштабным и возобновляемым субстратом для биотехнологических процессов. Мы показали, что его можно эффективно использовать для синтеза разлагаемых пластиков. Использовав отработанный жир от производства шпротов в качестве углеродного субстрата, мы получили биоразлагаемые ПГА полимеры. Такие пластики — один из самых перспективных материалов XXI века. Они перспективны для применения в различных областях: в сельском хозяйстве, фармакологии и медицине», — рассказала старший научный сотрудник Института биофизики СО РАН кандидат биологических наук Наталья Жила.
Исследование поддержано Российским научным фондом (проект № 23-64-10007).
Информация и фото предоставлены Федеральным исследовательским центром «Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук»