Ученые создали пластик, который разлагается, когда он становится не нужен

Человеческая зависимость от пластика является серьезной проблемой, и поэтому исследователи заинтересованы в новом материале, который обладает способностью к разложению благодаря бактериям, обитающим внутри него. Этот инновационный вид пластика разрабатывается с использованием термопластичного полиуретана (TPU) и бактерий Bacillus subtilis, обладающих способностью к биоразложению. Во время проведения экспериментов ученые успешно приспособили бактерии к высоким температурам, до 135 °C, которые необходимы для смешения бактериальных спор и TPU.

Ранее для разложения пластика использовались бактериальные ферменты и грибы из почвы. Однако новый материал способен разлагаться только при наличии внутренних бактериальных спор, которые могут активироваться добавлением питательных веществ и влаги. Этот подход предлагает эффективный способ разложения пластика без использования дополнительных микроорганизмов, что делает технологию более универсальной и доступной для применения в различных условиях.

Исследование прошло через несколько этапов, начиная с выбора бактерий из рода B. subtilis. Этот вид бактерий ранее использовался для разложения пластика и способен находиться в спящем состоянии без необходимости постоянного поступления питательных веществ и энергии. Еще одним этапом было изучение скорости разложения нового типа пластика: при идеальных условиях компостирования, когда бактерии были активированы из спящего состояния, 90% пластика исчезли за пять месяцев. При этом наблюдались признаки того, что процесс разложения может происходить и в менее благоприятных условиях. Это может стать ключевым моментом при утилизации такого пластика, если он будет коммерчески разработан. Исследования показывают, что не все «компостируемые» пластики распадаются так, как заявлено.

Кроме того, что бактерии делают пластик биоразлагаемым, исследователи также обнаружили, что споры бактерий делают материал примерно на 30% прочнее и повышают его упругость. «Обе эти характеристики значительно улучшаются просто добавлением спор», — говорит один из исследователей. «Это хорошо тем, что добавление спор выводит механические свойства за известные пределы, где ранее существовал компромисс между прочностью на растяжение и упругостью». ТПУ широко используется во всех видах продуктов, от чехлов для телефонов до автозапчастей, но в настоящее время нет эффективного способа его переработки. Поскольку производство пластика растет быстрыми темпами, нам срочно нужны способы ограничить количество его выбросов в окружающую среду.

Здесь есть много возможностей для дальнейших исследований: от обеспечения безопасности оставшихся после разложения бактерий до экспериментов с различными сочетаниями пластика и бактерий, а также масштабирования всего процесса. Тем временем другие исследователи сосредоточены на разработке пластиков, которые не производятся из ископаемых топлив, таких как нефть или их производные. По словам Адама Файста, биоинженера из университета Калифорнии в Сан-Диего, существует огромное количество разновидностей коммерческого пластика, проникающего в окружающую среду, и ТПУ представляет лишь один из них, следующим этапом планируется расширить спектр биоразлагаемых материалов, который будет создаваться с применением данной технологии.

Ранее исследование подтвердило, что практически четверть обнаруженного загрязнения пластиком, которое можно связать с конкретными производителями, происходит всего от пяти больших корпораций. Группа исследователей проанализировали 1,87 млн пластиковых отходов, попавших в окружающую среду в период с 2018 по 2022 год, и обнаружили, что более половины из них невозможно прямо связать с какой-либо компанией.