Пластиковый пакет разлагается за 20 лет, а бутылка — за 450. Но исследователи из Китая придумали способ, который позволяет сократить процесс до одной недели. Рассказываем, что для этого нужно
А в чем тренд?
Каждый год в мире производят более 460 млн т пластика, из них 20 млн т попадает в окружающую среду. К 2040 году, по оценкам специалистов, объем загрязнения только увеличится. Пластик сегодня влияет на все экосистемы. Он ведет к потере биоразнообразия, разрушению природных сред и усугубляет климатический кризис.
Китайские инженеры разработали «живой» пластик, который может самоуничтожаться по команде. Проблема обычного пластика в том, что он разлагается многие годы и даже столетия. Новый подход предлагает использовать бактериальные материалы, которые активируются в особых условиях и сами разрушают полимерную структуру.
Как ученые добились такого эффекта
Некоторые бактерии и грибки синтезируют ферменты, способные разбивать длинные полимерные цепочки на короткие фрагменты. А поскольку пластик как раз и состоит из полимеров, ученые могут напрямую встраивать эти ферменты в состав будущего материала. «Встроив такие микроорганизмы, мы фактически оживляем пластик: он может по команде самоуничтожаться, и устойчивость к разложению становится управляемым свойством», — поясняет профессор Шэньчжэньского университета передовых технологий Чжоцзюнь Дай.
Команда ученых перепрограммировала бактерию, известную как сенная палочка. Она начала вырабатывать два фермента, которые разрушают полимеры в два этапа. Первый фермент разбивает длинные пластиковые цепи на части. Второй разбирает эти фрагменты на мономеры.
Исследователи поместили неактивные споры бактерии внутрь поликапролактона. Этот полимер применяется в 3D-печати и при производстве некоторых хирургических нитей. Такая структура позволила микроорганизмам оставаться в защищенном состоянии до момента, пока их не активируют. Полученный «живой» пластик по механическим характеристикам практически не уступал обычным пленкам из поликапролактона. Когда ученые добавили питательную среду, подогретую до 50 °C, споры ожили и за шесть дней полностью переработали пластик в исходные компоненты.
Как прошли испытания
Чтобы проверить технологию, команда изготовила из нового пластика гибкий электрод для ношения на теле. Устройство выполняло свои функции, а затем полностью разложилось в течение двух недель.
Следующий шаг исследователей — научиться запускать процесс разложения прямо в воде, где чаще всего скапливается пластик. Пока технология отработана на одном полимере, но тот же принцип можно будет применить и к другим материалам. Например, к тем, что идут на производство одноразовой упаковки.
