Найдены бактерии, способные расщеплять пластик и полиуретан

Немецкие исследователи сообщают в журнале Frontiers in Microbiology, что они идентифицировали и охарактеризовали штамм бактерий, способный расщеплять некоторые химические блоки полиуретана.

“Бактерии могут использовать эти соединения в качестве единственного источника углерода, азота и энергии”, – сказал доктор Херманн Хейпипер, старший научный сотрудник Центра экологических исследований им. Гельмгольца-UFZ в Лейпциге, Германия и соавтор статьи. – “Этот вывод представляет собой важный шаг в возможности повторного использования трудно перерабатываемых изделий из полиуретана”.

В 2015 году только на полиуретановые изделия пришлось 3,5 млн. тонн пластмасс, произведенных в Европе. Полиуретан используется во всем: от холодильников и зданий до обуви и мебели, а также во многих других областях, которые могут использовать его легкие, изоляционные и гибкие свойства.

К сожалению, полиуретан трудно и энергоемко перерабатывать или уничтожать, так как большинство этих видов пластмасс представляют собой термореактивные полимеры, которые не плавятся при нагревании. Отходы в основном попадают на свалки, где они выделяют ряд токсичных химических веществ, некоторые из которых являются канцерогенными.

Использование микроорганизмов, таких как бактерии и грибки, для разрушения пластиков на масляной основе является постоянной областью исследований. Тем не менее, мало исследований посвящены биодеградации полиуретана, как в настоящей статье.

Команде из Германии удалось выделить бактерию Pseudomonas sp. TDA1, из участка, богатого хрупкими пластиковыми отходами, которая обещает атаковать некоторые химические соединения, составляющие основу полиуретанового пластика.

Исследователи выполнили геномный анализ, чтобы определить пути деградации в работе. Они сделали предварительные открытия о факторах, которые помогают микробу метаболизировать определенные химические соединения в пластмассе для получения энергии. Они также провели другие анализы и эксперименты, чтобы понять другие возможности бактерии.

Этот конкретный штамм является частью группы бактерий, которые хорошо известны своей устойчивостью к токсичным органическим соединениям и другим формам пластика, по словам доктора Кристиана Эберлейна из Центра экологических исследований Гельмгольца-UFZ. Он является соавтором статьи, которая координировала и курировала работу.

“Эта особенность также называется расположенностью к растворителям и является одной из форм экстремофильных микроорганизмов”, – сказал он.

Исследование является частью научной программы Европейского Союза, получившей название P4SB (От пластиковых отходов к пластиковым ценностям с использованием Pseudomonas putida Synthetic Biology), которая пытается найти полезные микроорганизмы, которые могут биоконвертировать пластмассы на основе масла в полностью биоразлагаемые. Как следует из названия, проект был сосредоточен на бактерии, известной как Pseudomonas putida.

Помимо полиуретана, консорциум P4SB, в состав которого входит Центр экологических исследований им. Гельмгольца-UFZ, также проводит испытания эффективности микробов для разрушения пластиков из полиэтилентерефталата (ПЭТ), который широко используется в пластиковых бутылках для воды.

Хайпипер сказал, что первым шагом любого будущего исследования Pseudomonas sp. TDA1 будет идентификация ген, которые кодируют внеклеточные ферменты, способные расщеплять определенные химические соединения в полиуретанах на основе сложных полиэфиров. Внеклеточные ферменты, также называемые экзоферментами, представляют собой белки, выделяемые вне клетки, которые вызывают биохимическую реакцию.

Тем не менее, нет непосредственного плана по разработке этих или других ферментов с использованием методов синтетической биологии для производства биопластика. Это может включать, например, генетическое преобразование бактерий в мини-фабрики, способные превращать химические соединения на масляной основе в биоразлагаемые для создания пластиков, безопасных для экологии нашей планеты.

Хайпипер сказал, что для того, чтобы ученые смогли совершить этот технологический и коммерческий скачок, необходимы дополнительные фундаментальные знания, подобные тем, которые были собраны в настоящем исследовании.

Это еще один маленький шаг решению проблемы пластика на нашей планете.