Прийом вторсировини: відходів пластику та відходів плівки по Україні.

Новини

Революція в утилізації відходів: бактерія, яка пожирає пластик

Китайский рабочий рабирает бутылки

Британські вчені відкрили “пожирач пластику”

Вченим вдалося вдосконалити існуючий в природі фермент, який здатний розкладати деякі з найбільш поширених полімерів, що забруднюють навколишнє середовище.

 

Найбільш поширений пластичний матеріал – PET, або поліетилен, – який використовується при виробництві пляшок, протягом сотень років залишається незмінним на звалищах. Він вкрай повільно розпадається під впливом природних факторів.

 

Модифікований фермент, який отримав позначення PETase, починає розкладати цей полімер протягом декількох днів. Це може привести до революції в справі утилізації пластмасових відходів.

 

Тільки в Британії протягом року купується близько 13 мільярдів пластмасових пляшок, з яких понад 3 мільярди ніколи не утилізуються і виявляються на звалищах.

 

Знахідка на звалищі

Спочатку цей фермент був виявлений в Японії. Він є продуктом життєдіяльності бактерії Ideonella sakaiensis, яка пожирає поліетилен PET в якості основного джерела енергії.

Пластиковая бутылка в море

 

Японські вчені повідомили в 2016 році, що вони виявили різновид цієї бактерії на заводі з переробки пластикових пляшок в портовому місті Сакаї.

 

 

“Полімер PET став з’являтися у величезних кількостях тільки за останні 50 років, і це не дуже тривалий термін для розвитку бактерій, які здатні поглинати цей штучний матеріал”, – говорить професор Джон Макгіан з Портсмутського університету, який брав участь в дослідженні.

 

PET (поліетилентерефталат) належить до групи складних поліефірів, що зустрічаються в природних умовах.

“Вони присутні в листі рослин, – зазначає професор. – Протягом мільйонів років розвинулися бактерії, які харчуються такими поліефір”.

 

Полимеры класса PET обычно используются в производстве пластиковых бутылок
 

Полімери класу PET зазвичай використовуються у виробництві пластикових пляшок

 

Однак виявлення бактерії, здатної переробляти саме поліетилени класу PET, було несподіванкою для біохіміків. Була сформована міжнародна група вчених, які поставили за мету визначення природи і шляхів еволюції ферменту PETase.

 

Бактерія пожирає пластик

Біохіміки створили тривимірну комп’ютерну модель ферменту, застосувавши потужний рентгенівський лазер.

Розібравшись в молекулярній структурі цього ферменту, вчені відзначили, що ефективність дії PETase можна поліпшити, внісши зміни в його поверхневу структуру. Модель молекули ферменту PETase

Модель молекулы фермента PETase

Модель молекули ферменту PETase дозволила удосконалити її ефективність.

 

Це вказує на те, що зустрічається в природі фермент не оптимізований, і що існує можливість його поліпшення.

 

Фермент PETase випробовувався також на полімери класу PEF, заснованих на біоматеріалів рослинного походження, але теж дуже повільно розпадаються в природних умовах.

 

“Нас вразило те, що цей фермент ще краще впливає на полімери PEF, ніж на полімери PET”, – заявив професор Макгіан.

 

Аналіз – Девід Шукман, відділ науки Бі-бі-сі

До складу групи дослідників в Портсмутському університеті входять аспіранти і навіть студенти, і коли я побував в їх лабораторії, то не міг не розділити їх ентузіазму. Вони знають, що винахід полімеру класу PET зажадало великих зусиль хіміків, і пишаються тим, що їм вдалося знайти спосіб його прискореного розкладання. Цей полімер використовується при виробництві мільярдів пластикових пляшок у всьому світі. Нинішнє покоління молодих хіміків усвідомлює проблему пластикового забруднення і докладає всіх зусиль для її вирішення.

 

Однак на шляху трансформації цього відкриття в практично застосовну технологію буде чимало перешкод. По-перше, слід розробити способи недорогого виробництва такого ферменту в промислових масштабах; по-друге, необхідно отримати надійні методи його застосування і контролю над його дією.

 

Утилізація замкнутого циклу

Складні поліефіри, одержувані при переробці нафти, широко використовуються при виробництві пластикових пляшок і одягу. Існуючі методи їх утилізації засновані на зниженні їх якості на кожному етапі переробки. Наприклад, пластикові пляшки спочатку перетворюються в волокно, що використовується у виробництві одягу, потім у виробництві килимів, після чого вони часто закінчують свій шлях на звалищі.Измененный фермент PETase в течение нескольких дней разлагает пластиковые отходы - изображение с электронного микроскопа

Змінений фермент PETase протягом декількох днів розкладає пластикові відходи – зображення з електронного мікроскопа.

 

Фермент PETase перетворює цей процес назад, перетворюючи складні поліефіри в більш прості молекули, які можна використовувати заново.

“Такі молекули можуть використовуватися при виробництві інших полімерів, таким чином виключаючи з процесу нафту … У цьому випадку ми створюємо замкнутий цикл виробництва і переробки, що необхідно при повній утилізації”, – відзначає професор Макгіан.

Цей фермент ще далекий від промислового використання. Необхідно прискорити його дію – в даний час він вимагає декількох днів. У разі промислового використання утилізація з його допомогою повинна займати години, а не дні.

Але професор Макгіан сподівається, що отримані результати означають початок великого зсуву у проблемі утилізації пластикових відходів.

“В даний час гостро відчувається потреба зменшення обсягів пластикових відходів, які закінчують свій шлях на звалищах або потрапляють в навколишнє середовище, і якщо нам вдасться застосувати нові методи, то ми отримаємо рішення цієї проблеми в майбутньому”, – говорить вчений.