Микромир против пластика: черви и бактерии объединились, чтобы спасти планету от экологической катастрофы
С 1950 года человечество произвело около 8,3 миллиарда тонн пластика. Примерно столько весит один миллиард взрослых слонов. И только треть всей пластиковой продукции подвергается переработке.
Все остальное либо оседает на организованных свалках, либо пополняет шесть гигантских «мусорных островов» из пластика, плавающих в океане.
Сегодня существует несколько основных способов переработки пластика:
механический рециклинг.
Пластмассовые отходы измельчают, плавят и фасуют в небольшие гранулы, пригодные для повторного использования.
Метанолиз — расщепление при высокой температуре в присутствии метанола, или этиленгликоля (гликолиз), а также пиролиз — термическое разложение без доступа воздуха.
Увы, но без тщательной сортировки мусора здесь не обойтись. Поэтому проще прибегнуть к обычному сжиганию — это быстрее и дешевле. Но ученые не отчаиваются и пытаются придумать новые решения для борьбы с кризисом пластикового загрязнения.
Пожиратели пластика
Все могло быть иначе, если бы в природе существовал «мега-микроб», который мог бы выживать на пластикой диете и при этом быстро размножаться. До последнего времени это было все из ряда фантастики. Пока японцы в 2016 году не открыли окно в светлое будущее.
Бактерия Ideonella sakaiensis — живое доказательство того, что природа начала приспосабливаться к пластиковому веку.
Покопавшись на ближайшей свалке, японцы обнаружили бактерию Ideonella sakaiensis, которой удалось эволюционировать и пересмотреть свой рацион. Лакомится она исключительно пластиком PET (известном у нас как лавсан).
Эти бактерии выделяют особый фермент PETase, который разлагает пластик на две менее токсичные составляющие: терефталевую кислоту и спирт этиленгликоль. Только делает она это крайне медленно, очень тщательно пережевывая. Ученые проследили, что PETase по структуре напоминает другой фермент — кутиназу, которую выделяют грибы, обитающие на листьях растений. Именно она помогает грибам разрушать защитную оболочку листа и проникать внутрь. Изучив оба этих фермента, ученые создали искусственную PETase, которая оказалась на 20% эффективнее. Кроме этого, фермент мог разрушать не только ПЭТ, но и другой полимер, ПЭФ. Ученые не планируют на этом останавливаться и продолжают дальше изучать структуру PETase, чтобы «разогнать» работу фермента как можно сильнее: пока реакции разрушения все еще идут слишком медленно. По крайней мере теперь понятно, что у этого направления есть перспектива. Возможно, нашим детям не придется жить в мире, полном пластиковых отходов.
Но бактерия Ideonella sakaiensis далеко не первый живой организм, обладающий способностями к переработке пластика.
Большой мучной хрущак
Насекомые настолько разнообразны, что способны съесть все: будь то гнилое яблоко, или новая шуба в вашем шкафу. А оказалось, что некоторым можно скормить и пластик.
В 2015 году исследователи из США и Китая выяснили, что личинки большого мучного хрущака отлично поедают различные виды пластика, включая даже полистирол. Этот материал крайне сложно перерабатывать, хотя природе он наносит особый вред из-за частого добавления огнезащитного вещества гексабромциклододекана, токсичного для людей и животных. За день сотня личинок уничтожала до 40 миллиграммов пенопласта, не нанося себе никакого вреда.
Личинка большой восковой моли Galleria mellonella
Эта моль — главный враг всех пчеловодов, ведь она откладывает личинки в ульях медоносных пчел, которые лакомятся медом, пыльцой и воском. Их используют в качестве приманки для рыбы. Но они еще не знают о своем призвании — спасать планету от пластика, перерабатывая полиэтилен — один из самых прочных и часто используемых видов пластика, который повсеместно засоряет свалки и Мировой океан.
Сто личинок Galleria mellonella на раз-два справятся с 92 миллиграммами полиэтилена за 12 часов! Скорость биодеградации полиэтилена гусеницами большой восковой моли гораздо выше, чем у бактерий-поедателей пластика, о которых мы говорили выше.
Грибок против свалки
Еще один неожиданный союзник в борьбе за чистую планету — грибки. Китайские ученые обнаружили на свалках в Пакистане Aspergillus tubingensis — близкого родственника хорошо знакомой нам «черной плесени» Aspergillus niger. В лаборатории ученые обнаружили, что эти организмы не против полакомиться пластиком.
Они выделяют энзимы на поверхности пластика, которые разрушают химические связи между молекулами. Недостаток этого метода в том, что нужные реакции идут медленно, за 45 дней грибок съел лишь 5–7% пластиковых образцов.
Вывод
Ну что, новые методы выглядят весьма многообещающе, но ни один из них еще не начали применять на практике. Пройдут годы, прежде чем насекомые, грибки или искусственные ферменты всерьез возьмутся за переработку нашего мусора. Но уменьшить его объемы мы можем с вами уже сегодня. Берегите нашу планету, вам же здесь еще жить!
