Найден микроорганизм, который поможет перерабатывать пластик на основе полиуретана

Колонии микроорганизмов рода Pseudumonas на культуральной среде / © Pinterest

Разрушение трудно перерабатываемого пластика — важная задача. Если микроорганизмы смогут ее решить, это поможет избавить человечество от миллионов тонн токсичных отходов ежегодно.

Немецкие ученые идентифицировали штамм экстремофильной группы бактерий, который способен поглощать токсичные органические соединения, используя их в качестве источника углерода, азота и энергии. В процессе они расщепляют некоторые химические строительные блоки полиуретана. Статью об этом авторы опубликовали в издании Frontiers in Microbiology.

Пластиковое загрязнение сегодня — одна из основных экологических проблем нашей планеты. Объем отходов продолжает увеличиваться, и, несмотря на усилия по налаживанию использования вторсырья, не все виды пластика пригодны для переработки и оседают на свалках. Кроме того, большое количество пластика все еще просто выбрасывается, минуя даже свалку, и губит дикую природу. Работы, ведущиеся учеными по всему миру, пытаются приблизить нас к решению главного вопроса: как научиться делать пластик менее опасным.

По словам одного из авторов, доктора Херманна Хейпипера из Центра экологических исследований имени Гельмгольца в Лейпциге, полученные результаты — важный шаг на пути к возможности повторного использования трудно перерабатываемых изделий из полиуретана.

Ежегодно в одной лишь Европе изготавливаются миллионы тонн полиуретановых изделий. Этот удобный для различных производств материал трудно и энергоемко переработать или разрушить, так как основная масса таких соединений — термореактивные полимеры, которые не плавятся при нагревании. После того как их выбросили, полиуретановые отходы, находясь на свалках или попадая в дикую природу, начинают со временем выделять токсичные химические соединения, и многие из этих соединений, кроме прочего, канцерогенны. Чтобы сделать такой и другие тяжело поддающиеся переработке пластики полностью биоразлагаемыми, нужна промежуточная переработка микроорганизмами, которые и ищут ученые в рамках специальной программы ЕС.

Авторам исследования удалось обнаружить и описать бактерию Pseudomonas sp. TDA1. Результаты экспериментов показали, что микроорганизм может помочь, атакуя некоторые химические соединения, лежащие в основе полиуретановых пластиков. Ученые провели анализ их генома и предварительно определили часть факторов, которые позволяют этим микроскопическим существам метаболизировать молекулы в полиуретане для получения энергии. Кроме того, они сделали дополнительные анализы и тесты, чтобы определить возможности этого штамма Pseudomonas.

Выделенный учеными штамм относится к группе бактерий, которые известны своей устойчивостью к токсичным органическим соединениям. Следующим шагом по изучению находки, по словам исследователей, будет идентификация генов, которые кодируют у этой бактерии внеклеточные ферменты. Такие энзимы способны расщеплять определенные химические соединения в полиуретанах на основе сложных полиэфиров. Эти вещества, они же экзоферменты, по сути своей белки, выделяемые вне клетки и вызывающие биохимическую реакцию.

Если работы пройдут успешно, можно будет говорить о более масштабных планах по созданию биоразлагаемых пластиков. На сегодня рано судить о конкретных возможностях, но можно предположить, что при использовании методов синтетической биологии возможно, например, генетическое преобразование бактерий в мини-фабрики, способные превращать химические соединения на масляной основе в биоразлагаемые. Для таких существенных технологических и коммерческих скачков необходимы дополнительные фундаментальные знания, которые создаются, в частности, исследованиями, как нынешнее, — шаг за шагом.