Автор оригинала: Sandy Ong. Перевод: Вячеслав Голованов. Учёные прочёсывают мусорные площадки по всему миру в поисках бактерий, грибов и даже насекомых, содержащих ферменты, которые можно использовать для расщепления различных полимеров. Пока это только начало, но если удастся эффективно расширить масштабы работ, то такая биологическая переработка может поставить точку в проблеме пластиковых отходов.

Пасмурным весенним утром 2012 г. Федерика Бертоккини ухаживала за пчёлами недалеко от своего дома в Сантандере, на живописном северном побережье Испании. «В одной из сот завелись черви», — рассказывает пасечник-любитель, имея в виду назойливых личинок восковой моли, которые обладают прожорливым и разрушительным аппетитом.

Бертоккини собрала червей, положила их в полиэтиленовый пакет и продолжила заниматься своими пчелиными делами. Когда через несколько часов она достала пакет, то заметила нечто странное: он был полон крошечных отверстий.

Учёная заинтересовалась. Голодные черви просто прогрызли пластик, или изменили его химический состав? Быстрые анализы, проведённые в её лаборатории, с удивлением подтвердили последнее: что-то в слюне червей разлагало пластик. «С этого момента и начались исследования», — говорит Бертоккини, биолог, занимающаяся вопросами развития, ранее работавшая в Национальном исследовательском совете Испании.

Сейчас она соучредитель компании Plasticentropy, одной из многочисленных стартапов и исследовательских групп, появившихся в последние годы в поисках средств переработки пластика, вдохновлённых живой природой. Такая «биологическая переработка», как её называют, может предложить более эффективные и экологически безопасные альтернативы некоторым современным методам утилизации.

Учёные обследуют свалки, авторазборки и другие места, кишащие пластиком, в поисках организмов, способных разлагать пластик на составляющие части. Взяв эти микроорганизмы за основу и улучшив их способности к расщеплению полимеров в лабораторных условиях, учёные надеются найти эффективный способ регенерации составных частей пластика. Затем они смогут использовать эти составные части для производства новых материалов, создавая таким образом «бесконечный цикл переработки».

Пока это только первые шаги, и поиск ферментов, пригодных для решения этой задачи, — лишь первый шаг. Но биологическая переработка может стать ценным инструментом в борьбе с постоянно растущей проблемой пластиковых отходов.

«Над этим работают сотни групп по всему миру, тысячи учёных. Это совершенно поразительно», — говорит структурный биолог Джон МакГихан, консультант по переработке пластмасс, специализирующийся на открытии и разработке ферментов для переработки пластмасс.

Проблемы утилизации отходов

Подобных исследований мы ждём уже давно. С тех пор как в 1940-х годах началось активное производство пластмасс, их выпуск резко возрос. По оценкам, ежегодно мы производим около 460 млн тонн пластика, что эквивалентно весу примерно 2,3 млн синих китов.

К сожалению, большая часть этого пластика сжигается, захоранивается на свалках или выбрасывается в окружающую среду. Неудивительно, что пластик проник на нашу планету: от океанских глубин до обоих полюсов; он даже попадает в дождь. Он также находится в нашем организме: его следы обнаружены в плаценте, грудном молоке и крови человека. Использование и утилизация пластика связаны с рядом проблем со здоровьем и окружающей средой.

Глобальное состояние пластиковых отходов

Несмотря на эти проблемы, спрос на них не снижается: по прогнозам, к 2050 году их производство превысит 1200 млн тонн. Во многом это объясняется тем, что пластики трудно заменить: это отличный с точки зрения производства материал: лёгкий, легко поддающийся формовке, который можно наделять практически бесконечным разнообразием свойств.

Учитывая, что замена всех пластмасс нереальна, следующим оптимальным вариантом может стать сокращение производства первичных материалов из ископаемого топлива и переработка большего количества уже существующих. Другими словами, повысить уровень переработки пластмасс в мире с нынешнего удручающего показателя, составляющего около 9%.

Причин такого низкого уровня достаточно много: пластик трудно разложить, он может впитывать вредные химические вещества в процессе переработки, существует множество видов пластика, каждый из которых имеет свой состав, химические добавки и красители. Многие из них не получается перерабатывать совместно.

«У нас есть серьёзная проблема с круговоротом пластмасс, — говорит Йохан Керс, биолог-синтетик и соучредитель компании Birch Biosciences, расположенной в штате Орегон, занимающейся ферментативной переработкой. — Мы можем перерабатывать алюминий, мы можем перерабатывать бумагу, но мы даже под дулом пистолета не можем наладить переработку пластика».

Природа предлагает своё решение

Биологическая переработка может поставить точку в проблеме пластмасс. Она предполагает использование ферментов — «рабочих лошадок» биохимии, ускоряющих реакции, — для расщепления полимеров пластмасс на их основные компоненты — мономеры. Затем эти мономеры можно использовать для производства новых пластмасс.

«Самое приятное в ферментах то, что вы получаете строительные блоки обратно, — говорит МакГихан. — Потенциально этот процесс может быть бесконечным, поэтому он очень привлекателен».

По словам Тинга Сюя, специалиста по полимерам из Калифорнийского университета в Беркли, соавтора обзора биосинтетических гибридных материалов, опубликованного в 2013 г. в журнале Annual Review of Physical Chemistry, такой подход может превратить использованные пластмассы в ценный ресурс, а не в источник отходов.