Обнаружен микроорганизм, способный перерабатывать пластик на основе полиуретана

Немецкие ученые идентифицировали штамм экстремофильной группы бактерий, который способен поглощать токсичные органические соединения, используя их в качестве источника углерода, азота и энергии. В процессе они расщепляют некоторые химические строительные блоки полиуретана. Статью об этом авторы опубликовали в издании Frontiers in Microbiology.

Пластиковое загрязнение сегодня — одна из основных экологических проблем нашей планеты. Объем отходов продолжает увеличиваться, и, несмотря на усилия по налаживанию использования вторсырья, не все виды пластика пригодны для переработки и оседают на свалках. Кроме того, большое количество пластика все еще просто выбрасывается, минуя даже свалку, и губит дикую природу. Работы, ведущиеся учеными по всему миру, пытаются приблизить нас к решению главного вопроса: как научиться делать пластик менее опасным.

По словам одного из авторов, доктора Херманна Хейпипера из Центра экологических исследований имени Гельмгольца в Лейпциге, полученные результаты — важный шаг на пути к возможности повторного использования трудно перерабатываемых изделий из полиуретана.

Ежегодно в одной лишь Европе изготавливаются миллионы тонн полиуретановых изделий. Этот удобный для различных производств материал трудно и энергоемко переработать или разрушить, так как основная масса таких соединений — термореактивные полимеры, которые не плавятся при нагревании. После того как их выбросили, полиуретановые отходы, находясь на свалках или попадая в дикую природу, начинают со временем выделять токсичные химические соединения, и многие из этих соединений, кроме прочего, канцерогенны. Чтобы сделать такой и другие тяжело поддающиеся переработке пластики полностью биоразлагаемыми, нужна промежуточная переработка микроорганизмами, которые и ищут ученые в рамках специальной программы ЕС.

Авторам исследования удалось обнаружить и описать бактерию Pseudomonas sp. TDA1. Результаты экспериментов показали, что микроорганизм может помочь, атакуя некоторые химические соединения, лежащие в основе полиуретановых пластиков. Ученые провели анализ их генома и предварительно определили часть факторов, которые позволяют этим микроскопическим существам метаболизировать молекулы в полиуретане для получения энергии. Кроме того, они сделали дополнительные анализы и тесты, чтобы определить возможности этого штамма Pseudomonas.

Выделенный учеными штамм относится к группе бактерий, которые известны своей устойчивостью к токсичным органическим соединениям. Следующим шагом по изучению находки, по словам исследователей, будет идентификация генов, которые кодируют у этой бактерии внеклеточные ферменты. Такие энзимы способны расщеплять определенные химические соединения в полиуретанах на основе сложных полиэфиров. Эти вещества, они же экзоферменты, по сути своей белки, выделяемые вне клетки и вызывающие биохимическую реакцию.

Если работы пройдут успешно, можно будет говорить о более масштабных планах по созданию биоразлагаемых пластиков. На сегодня рано судить о конкретных возможностях, но можно предположить, что при использовании методов синтетической биологии возможно, например, генетическое преобразование бактерий в мини-фабрики, способные превращать химические соединения на масляной основе в биоразлагаемые. Для таких существенных технологических и коммерческих скачков необходимы дополнительные фундаментальные знания, которые создаются, в частности, исследованиями, как нынешнее, — шаг за шагом.