Вчені навчилися розкладати пластик, який раніше не підлягав вторинному переробленню

Американські дослідники створили генномодифіковані бактерії, здатні розкладати міцний пластик. Цікаво, що в процесі використання матеріалу мікроорганізми надають йому ще більшої жорсткості, а ось після того, як він потрапить на звалище, розщеплять його в короткі терміни.

Пластик – універсальний матеріал нашого часу: він дешевий, хімічно стійкий та міцний. Однак саме остання властивість робить його утилізацію досить складною. На розкладання пластику йдуть десятки, а іноді й сотні років, через що такого роду відходи засмічують землю та океани. Тому вчені всього світу постійно думають про те, як найефективніше розщеплювати пластик і останніми роками були виявлені бактерії, які здатні це робити.

Харчуватися пластиком може, наприклад, Rhodococcus ruber, знищуючи до 1,2 відсотка маси поліетилену, який щорічно потрапляє до Світового океану. Щоправда, для цього потрібні відповідні умови навколишнього середовища, та й сам пластик, який здатні розщеплювати бактерії, зазвичай м’який. Набагато складніші справи з міцним матеріалом — наприклад, термопластичним поліуретаном, з якого виготовляють взуття, запчастини для автомобілів, чохли для телефонів та багато інших повсякденних товарів. Поки що такий вид пластику взагалі не підлягає вторинному перероблюванню.

Вчені з Каліфорнійського університету в Сан-Дієго (США) вирішили потурбуватися про цю проблему. Вони звернули увагу на сінну паличку (Bacillus subtilis) – вид грампозитивних бактерій, яку одержують із сінного екстракту. При цьому бактерія зустрічається всюди — від кишківника людини та тварин до повітря та води. Ці мікроорганізми здатні розкладати пластик.

Дослідники запропонували впроваджувати Bacillus subtilis у сам матеріал. Цікаво те, що бактерія не розкладатиме пластик до того моменту, як він потрапить на звалище і стикнеться з ґрунтом. Щоб вона почала виробляти ферменти – пластик треба буквально закопати у компост. Тому користуватися такими виробами можна буде як завгодно довго. Але є проблема — висока температура, яка використовується у виробництві пластику, вбиває більшість бактеріальних суперечок.

Тому вчені створили ГМО-мікроби Bacillus subtilis, здатні протистояти нагріванню, і виявили, що від 96 до 100 відсотків суперечка таких бактерій здатна виживати при температурі обробки пластику в 135 градусів Цельсія. Це дуже перспективний результат, оскільки не генномодифіковані бактерії виживають при такому нагріванні лише приблизно у 20 відсотках випадків.

Після цього дослідники перевірили те, як добре Bacillus subtilis розкладають пластик. З’ясувалося, що при концентрації до одного відсотка від ваги пластику мікроорганізми розщеплюють понад 90 відсотків матеріалу протягом п’яти місяців після закапування компостом. Вчені виявили й інший приємний бонус — пластик, виготовлений з використанням Bacillus subtilis, на 37 відсотків міцніший і на 30 відсотків має меншу схильність до розриву, порівняно із звичайним термопластичним поліуретаном. Таким чином, суперечки бактерій діють на матеріал подібно до армуючого наповнювача. Дослідження опубліковано у журналі Nature Communications.