Исследователи выявили адаптированные к холоду микроорганизмы, которые разлагают некоторые виды пластмасс при низких температурах, что позволяет экономить энергию при промышленной переработке.
Миллионы тонн пластиковых загрязнений, ежегодно образующихся в мире, требуют новых решений. Одной из возможных стратегий является деградация пластмасс с помощью микроорганизмов. Однако для микробной деградации пластика необходима температура выше 20°C, что приводит к увеличению энергопотребления и росту затрат.
В исследовании, недавно опубликованном в журнале Frontiers in Microbiology, ученые из Швейцарского федерального технологического института и Швейцарского федерального института по изучению лесов, снежного покрова и ландшафтов (WSL) предложили альтернативный подход, использующий штаммы бактерий и грибов, выделенных из горной и арктической среды, для частичного разложения некоторых биоразлагаемых пластиков при температуре 15°C.
Во время предварительных полевых работ в Швейцарских Альпах и Гренландии исследовательская группа обнаружила образцы почвы, богатые микробным разнообразием. Исследуя способность микроорганизмов разлагать пластик, они протестировали 19 бактериальных и 15 грибковых штаммов. Для этого микроорганизмы подвергались воздействию различных пластиков, включая наиболее распространенный пластиковый загрязнитель - полиэтилен, который не поддается биологическому разложению, и три биоразлагаемых пластика: полиэстер-полиуретан, используемый для покрытия текстиля, полибутилен-адипат-котерефталат (PBAT) и полимолочную кислоту (PLA), используемые в мешках для компостирования отходов.
Для оценки того, насколько хорошо эти холодолюбивые микроорганизмы расщепляют пластик, группа исследователей использовала различные методы. В ходе первичного анализа ученые оценивали потерю массы материала после инкубации каждого штамма с сухими стерильными пластиковыми пленками при температуре 15°C в темноте в течение 126 дней. Кроме того, группа провела более сложные тесты, чтобы определить, какой именно из полимеров разлагается каждым из микроорганизмов, поскольку некоторые из исследуемых пластиков содержали комбинации различных полимеров и других материалов.
По словам Джоэля Рюти, микробиолога из WSL и соавтора статьи, при температуре 15°C "примерно половина всех штаммов действительно демонстрировала хорошую деградацию пластмасс". Большинство штаммов в той или иной степени разлагали по крайней мере один из трех материалов, поддающихся биологическому разложению. Наиболее перспективными оказались два грибковых штамма родов Neodevriesia и Lachnellula, которые разлагали все материалы, использованные в исследовании. Рюти и его коллеги надеются выделить ферменты микроорганизмов, ответственные за деградацию, и в будущем разработать методы ускорения этого процесса. Но ни один из арктических и альпийских микроорганизмов не разлагал полиэтилен даже после 126 дней инкубации.
К сожалению, пластик, который микробы разлагали частично, представляет собой "действительно небольшое количество циркулирующего в мире пластика", - отметил Гэвин Лир, микробиолог-эколог из Оклендского университета, который не принимал участия в исследовании. Хотя Лир добавил, что полученные результаты могут помочь улучшить микробную деградацию пластика, это не решит мировую проблему отходов из пластика. Пока еще мало доказательств того, что широко используемые пластики разлагаются под действием микробных ферментов.
Лир признает, что раскрытие способностей микробов, адаптированных к холоду, к разложению пластика может стать основой для будущих решений. "Если мы откажемся от традиционных небиоразлагаемых материалов и начнем использовать больше биоразлагаемых пластиков, то хорошо, если мы будем знать, как быстрее их разлагать, чтобы они не представляли особой экологической проблемы", - отметил он.
