Закупка вторсырья: отходов пластика, отходов пленки

Новости

Революция в утилизации отходов: бактерия, которая пожирает пластик

Китайский рабочий рабирает бутылки
Британские ученые открыли “пожиратель пластика”
 
 

Ученым удалось усовершенствовать существующий в природе фермент, который способен разлагать некоторые из наиболее распространенных полимеров, загрязняющих окружающую среду.


Наиболее распространенный пластичный материал – PET, или полиэтилен, – который
используется при производстве бутылок, в течение сотен лет остается неизменным на свалках.
Он крайне медленно распадается под воздействием природных факторов.

Модифицированный фермент, получивший обозначение PETase, начинает раскладывать этот полимер в течение нескольких дней. Это может привести к революции в деле утилизации пластмассовых отходов.

 

Только в Великобритании в течение года покупается около 13000000000 пластмассовых бутылок, из которых более 3 миллиардов никогда не утилизируются и оказываются на свалках.

 

Находка на свалке

 

Сначала этот фермент был обнаружен в Японии. Он является продуктом жизнедеятельности бактерии Ideonella sakaiensis, пожирающая полиэтилен PET в качестве основного источника энергии.

Пластиковая бутылка в море

Автор фото David Jones

 

 Японские ученые сообщили в 2016 году, что они обнаружили разновидность этой
бактерии на заводе по переработке пластиковых бутылок в портовом городе Сакаи.

 

 “Полимер PET стал появляться в огромных количествах только за последние 50 лет, и
это не очень длительный срок для развития бактерий, которые способны поглощать этот искусственный материал”, – говорит профессор Джон Макгиан из Портсмутского университета, участвовал в исследовании.

 

 PET (полиэтилентерефталат) относится к группе сложных полиэфиров, встречающихся в природных условиях. “Они присутствуют в листьях растений, – отмечает профессор. – В течение миллионов лет развились бактерии, которые питаются такими полиэфир “.

 

Полимеры класса PET обычно используются в производстве пластиковых бутылок

Автор фото David Jones

 

Полимеры класса PET обычно используются в производстве пластиковых бутылок.

Однако выявление бактерии, способной перерабатывать именно полиэтилены класса PET, было неожиданностью для биохимиков. Была сформирована международная группа ученых, поставивших целью определения природы и путей эволюции фермента PETase.

 

Бактерия пожирает пластик

Биохимики создали трехмерную компьютерную модель фермента, применив мощный рентгеновский лазер.Разобравшись в молекулярной структуре этого фермента, ученые отметили, что эффективность действия PETase можно улучшить, внеся изменения в его
поверхностную структуру.

 

Модель молекулы фермента PETase.

Модель молекулы фермента PETase

Автор фото, H Lee Woodcock

 

Модель молекулы фермента PETase позволила усовершенствовать ее эффективность .

Это указывает на то, что встречается в природе фермент не оптимизирован, и существует возможность его улучшения.

 

Фермент PETase испытывался также на полимеры класса PEF, основанных на
биоматериалов растительного происхождения, но тоже очень медленно распадаются в природных условиях.

 

“Нас поразило то, что этот фермент еще лучше влияет на полимеры PEF, чем на полимеры PET”, – заявил профессор Макгиан.

 

 Анализ – Дэвид Шукман, отдел науки Би-би-си

 

 В состав группы исследователей в Портсмутском университете входят аспиранты и даже студенты, и когда я побывал в их лаборатории, то не мог не разделить их энтузиазма. Они знают, что изобретение полимера класса PET потребовало больших усилий химиков, и гордятся тем, что им удалось найти способ его ускоренного разложения. Этот полимер используется при производстве миллиардов пластиковых бутылок во всем мире. Нынешнее поколение молодых химиков осознает проблему пластикового загрязнения и прилагает все усилия для ее решения.

 

 Однако на пути трансформации этого открытия в практически применимую технологию будет немало препятствий. Во-первых, следует разработать способы недорогого производства такого фермента в промышленных масштабах; во-вторых, необходимо получить надежные методы его применения и контроля за его действием.

 

 Утилизация замкнутого цикла

 

 Сложные полиэфиры, получаемые при переработке нефти, широко используются при производстве пластиковых бутылок и одежды. Существующие методы их утилизации основаны на снижении их качества на каждом этапе переработки. Например, пластиковые бутылки сначала превращаются в волокно, используемое в производстве одежды, затем в производстве ковров, после чего они часто заканчивают свой путь на свалке.

 

Измененный фермент PETase в течение нескольких дней разлагает пластиковые отходы - изображение с электронного микроскопа

Автор фото Dennis Schroeder / NREL

Изменен фермент PETase течение нескольких дней раскладывает пластиковые отходы – изображение с электронного микроскопа.

 

Фермент PETase превращает этот процесс вспять, превращая сложные полиэфиры в
более простые молекулы, которые можно использовать заново.
“Такие молекулы могут использоваться при производстве других полимеров, таким образом исключая из процесса нефть … В этом случае мы создаем замкнутый цикл производства и переработки, необходимо при полной утилизации”, – отмечает профессор Макгиан.

 

 Этот фермент еще далек от промышленного использования. Необходимо ускорить его действие – в настоящее время он требует нескольких дней. В случае промышленного использования утилизация с его помощью должна занимать часы, а не дни.

 

Но профессор Макгиан надеется, что полученные результаты означают начало
большого сдвига в проблеме утилизации пластиковых отходов.

 

“В настоящее время остро ощущается потребность уменьшения объемов
пластиковых отходов, которые заканчивают свой путь на свалках или
попадают в окружающую среду, и если нам удастся применить новые методы,
то мы получим решение этой проблемы в будущем”, – говорит ученый.