Американские учёные вывели генетически модифицированные бактерии, которые способны разрушать очень прочный пластик. При использовании материал становится ещё более жёстким, а на свалке микроорганизмы быстро разлагают его.
Пластик — распространенный материал нашего времени: доступный по цене, химически стойкий и прочный. Но именно прочность затрудняет его утилизацию. Разложение пластика занимает десятилетия, а иногда и века, из-за чего отходы загрязняют почву и моря. Поэтому ученые всего мира постоянно размышляют о наиболее эффективном способе расщепления пластика, и в последние годы были обнаружены бактерии, способные это делать.
Рассмотрим пример с Rhodococcus ruber, который способен питаться пластиком. уничтожаяДо 1,2 процента массы полиэтилена, ежегодно попадающего в мировой океан, может быть разложено микроорганизмами. Для этого нужны благоприятные условия окружающей среды, а сам пластик должен быть мягким. Прочный материал, например термопластичный полиуретан, который используется для изготовления обуви, автозапчастей, чехлов для телефонов и других бытовых товаров, пока не поддаётся вторичной переработке.
Учёные из Калифорнийского университета в Сан-Диего решили заняться этой проблемой. Внимания удостоилась сенная палочка (Bacillus subtilis) — вид грамотрицательных бактерий, получаемых из сенного экстракта. Бактерия присутствует везде: от кишечника человека и животных до воздуха и воды. Помимо этого, эти микроорганизмы способны разлагать пластик.
Ученые предлагают добавлять Bacillus subtilis непосредственно в материал. Бактерия не разлагает пластик до тех пор, пока тот не окажется на свалке и не соприкоснется с землей. Для того чтобы началось производство ферментов, пластик нужно поместить в компост. Таким образом, пользоваться такими изделиями можно будет длительное время. Однако есть сложности: высокая температура, применяемая при производстве пластика, уничтожает большинство бактериальных спор.
Ученые разработали ГМО-бактерии Bacillus subtilis, устойчивые к высокой температуре, и выяснили, что от 96 до 100 процентов спор этих бактерий способны выживать при температуре обработки пластика 135 градусов Цельсия. Это обнадеживающий результат, ведь обычные бактерии выживают при таком нагреве лишь около 20 процентов случаев.
После этого исследователи изучили способность Bacillus subtilis расщеплять пластик. По результатам выяснилось, что при концентрации до одного процента от веса пластика микроорганизмы разлагают более 90 процентов материала в течение пяти месяцев после закапывания в компост. Ученые также обнаружили другой приятный эффект — пластик, изготовленный с использованием Bacillus subtilis, на 37 процентов более прочный и на 30 процентов имеет меньшую склонность к разрыву по сравнению с обычным термопластичным полиуретаном. Таким образом, споры бактерий действуют на материал подобно армирующему наполнителю. опубликовано в журнале Nature Communications.