Вчені створили біопластик, що розкладається за командою
Вчені створили "живий пластик", що розкладається за командою
Пластикові відходи залишаються однією з найгостріших екологічних проблем сучасності. Цей матеріал може розкладатися тисячоліттями, забруднюючи довкілля токсичними мікрочастинками. Команда дослідників з Китайського університету в Гонконзі запропонувала інноваційне рішення – пластик, який розкладається за спеціальною командою завдяки вбудованим мікроорганізмам.
Як працює технологія
Вчені інтегрували в пластикову матрицю спори модифікованих бактерій Bacillus subtilis, які залишаються неактивними до моменту "пробудження". Активізація відбувається під впливом гарячого поживного середовища, після чого мікроорганізми починають розкладати пластик буквально за кілька днів.
"Традиційні пластмаси зберігаються століттями, хоча багато з них, наприклад упаковка, використовуються лише короткий час. Це змусило нас задуматися: чи можна закласти процес деградації безпосередньо в життєвий цикл матеріалу?" – пояснює провідний автор дослідження Чжуоцзюнь Дай.
Двоферментна система розкладання
Дослідники використали властивість деяких мікроорганізмів виробляти ферменти, що розщеплюють полімерні ланцюги. Для підвищення ефективності вони створили два окремі штами Bacillus subtilis, кожен з яких виробляє свій фермент:
- Перший фермент розщеплює довгі полімерні ланцюги в кількох місцях, послаблюючи структуру пластику;
- Другий фермент поступово розкладає окремі ланцюги на дрібніші молекули, які потім переробляються мікроорганізмами.
Така двоферментна система виявилася значно ефективнішою за попередні розробки, забезпечуючи практично повну утилізацію пластикової матриці. Матеріал зберігає властивості традиційного полікапролактону, але отримує здатність до контрольованого розкладання.
Умови активації та перспективи
Каталізатором для запуску процесу біорозкладання слугує поживний бульйон за температури 50°C. Після контакту з матеріалом він активує спори бактерій, ініціюючи розкладання. У ході експерименту вчені створили електрод з цього пластику та додали каталізатор. Матеріал повністю розклався за два тижні, не залишивши мікропластику.
Наразі технологія працює з полікапролактоном – біорозкладаним полімером, проте її ефективність залежить від умов навколишнього середовища. Дослідники планують:
- Розробити каталізатор для розкладання мікропластику у воді;
- Перевірити ефективність технології на інших видах пластмас, зокрема тих, що використовуються для одноразових виробів.
Результати дослідження опубліковані в журналі ACS Applied Polymer Materials.
