Это прорыв: создан пластик, который ест сам себя

Наша зависимость от пластика стала огромной проблемой , поэтому ученые очень взбудоражены новым типом материала, который обладает встроенными способностями к биоразложению благодаря бактериальным спорам, живущим внутри него. Разбираемся, в чем уникальность нового открытия и как оно сможет изменить нашу жизнь в ближайшем будущем.

Этот новый саморазлагающийся пластик представляет собой комбинацию термопластичного полиуретана (ТПУ) и бактерии Bacillus subtilis. Новый материал должен выдерживать высокие температуры, которые возникают при производстве пластика.

Ученые в новом исследовании обнаружили, что, неоднократно подвергая споры бактерий воздействию высокой температуры, бактерии в конечном итоге могут выдержать температуру в 135 градусов по Цельсию, необходимую для смешивания спор бактерий с ТПУ.
В прошлом попытки найти способ быстрого разрушения пластика часто приводили к получению бактериальных ферментов и грибков из почвы или компостных куч. Но чтобы новый материал начал разрушаться, споры бактерий внутри него нужно только разбудить с помощью питательных веществ и влаги.

«Большинство пластиков производится из микроорганизмов», — говорит Джон Покорски, ученый-полимерщик из Калифорнийского университета в Сан-Диего, возглавлявший исследовательскую группу.

Большинство из этих пластиков в конечном итоге не будут разлагаться в богатых микроорганизмами компостных установках. Поэтому способность к саморазложению в среде, свободной от микробов, делает новую технологию очень универсальной.

пластик
Разложение пластика проверяли в лаборатории. ( Ким и др., Nature Communications , 2024 г. )
Разложение пластика проверяли в лаборатории. ( Ким и др., Nature Communications , 2024 г. )

Исследование включало несколько важных этапов, начиная с выделения Bacillus subtilis. Это вид бактерий, который уже давно ассоциируется с разложением пластика и может выживать в спящем состоянии без обычных запасов пищи и энергии.

При идеальных условиях компостирования, когда бактерии выходят из спячки, 90 процентов пластика разрушается в течение пяти месяцев. Было показано, что некоторое разрушение может происходить даже в менее чем идеальных условиях.

Если такие пластики будут разработаны в коммерческих целях, они могут стать ключом к вторичной переработке. Исследования показали, что не все «компостируемые» пластики разлагаются так, как заявлено в рекламе.
Помимо того, что пластик становится биоразлагаемым, ученые также обнаружили, что споры бактерий делают материал примерно на 30 процентов прочнее и увеличивают его прочность на разрыв.

«При добавлении спор оба эти свойства значительно улучшаются», — говорит Покорски. «Раньше существовал компромисс между прочностью на разрыв и гибкостью».

ТПУ широко используется во всем — от чехлов для мобильных телефонов до деталей автомобилей, но в настоящее время не существует эффективного способа его переработки. Поскольку производство пластика стремительно растет, срочно нужны способы ограничить его выброс в окружающую среду.

Остается еще много вопросов для дальнейших исследований: от проверки того, безвредны ли бактерии, оставшиеся после разложения, до испытания различных комбинаций пластика и бактерий и масштабирования всего процесса.

Тем временем другие исследователи пытаются производить пластики без ископаемого топлива, такого как сырая нефть и ее производные. Одним из примеров, как раз, является ТПУ.

Возможным следующим шагом станет расширение спектра биоразлагаемых материалов, которые можно производить с помощью этой технологии.

Автор: Hi-Tech Mail.ru