П очти една трета от пластмасовите отпадъци в света са от полипропилен, здрава пластмаса, използвана за направата на капачки за бутилки и контейнери за храна, чието разграждане може да отнеме стотици години. Но сега учените са впрегнали два щама гъби, открити в почвата, за да разградят лабораторни проби от полипропилен само за 140 дни.
Двете гъби, Aspergillus terreus и Engyodontium album, се "нахраниха" с пластмаса в лабораторните експерименти. Между 25 и 27 процента от пробите бяха погълнати след 90 дни и пластмасата беше напълно разградена след 140 дни, съобщават изследователите.
Екипът от австралийски учени, ръководен от студентката Амира Фарзана Самат, описа работата си като „важна стъпка“ в проектирането на практически биологични начини за третиране на пластмасови отпадъци.
The fungus and bacteria tackling plastic waste https://t.co/jmze9q1xWs
— BBC Business (@BBCBusiness) July 29, 2021
„Това е най-високият процент на разграждане, за който знаем в света“, каза химикът от университета в Сидни Али Абас пред технологичния репортер на Australian Broadcasting Corporation Дани Тран.
Въпреки че това може да е рекорд за скорост, при които гъбичките разграждат пластмаса, съвсем наскоро в купчина компост, са открити бактерии, които успели да разградят 90 процента от PET или полиетилен терефталат само за 16 часа. Малко здравословна конкуренция е добре; така работи еволюцията.
Досега е установено, че повече от 400 микроорганизми разграждат пластмасата по естествен път, като гъбичките привличат доста внимание заради тяхната гъвкавост и способност да разграждат всички видове синтетични субстрати с мощна смес от ензими.
„Последните проучвания показват, че някои гъби могат да разграждат дори някои от „вечните химикали“ като PFAS, но процесът е бавен и все още не е добре изследван“, обяснява микробиологът Дий Картър от университета в Сидни.
На основно химическо ниво пластмасите са въглеродни атоми с различни странични вериги, които придават на всеки вид пластмаса специфични свойства. На теория рециклирането на пластмаса би трябвало да е точно толкова лесно, колкото разглобяването на повтарящите се субединици, които я изграждат и повторното им сглобяване в нещо ново.
Yum. This mini farm produces plastic-eating mushrooms.http://t.co/A2u0qJihVS pic.twitter.com/RfsfVZw5uf
— WIRED Design (@Wired_Design) December 22, 2014
Но има толкова много различни видове пластмаси, че когато се разтопяват заедно и се смесват с други материали като отпадъци, става невъзможно да се разделят и рециклират. Повечето пластмасови отпадъци или се изгарят, или се изхвърлят в депа.
„Трябва да подкрепим развитието на технологиите за рециклиране, които подпомагат кръговрата на пластмасите, особено тези технологии, които се задвижват от биологични процеси“, казва Абас.
Лабораторните експерименти показват, че заедно двете гъби могат да разлагат гранули и тънки филми от полипропилен, заедно с покрити с алуминий полипропиленови листове.
Въпреки че изследователите все още не знаят как точно гъбите усвояват пластмасата – това може да бъде фокусът на бъдещи изследвания – идеята е, че гъбичките разграждат материали като пластмаса в по-прости молекули, които след това могат да абсорбират или отделят.
Методът изисква етап на предварителна обработка с UV светлина, топлина или химически реагент, за да се отслаби отпадъчният материал, така че гъбичките да могат да атакуват. Това направи процеса на разграждане по-ефективен, като имитира условията на околната среда, които помагат на гъбичките да могат да отворят пластмасата.
Абас казва, че техният метод може да бъде разгледан като всеки друг процес на ферментация, но добавя, че неговият екип все още не е оптимизирал експерименталните условия за работа в промишлени мащаби. Методът също така не е заместител на усилията за намаляване на пластмасовите отпадъци, казва той.
Fungi Mutarium turns waste plastic into edible treats #all http://t.co/BEFy7wowfa pic.twitter.com/ffNnea12lN
— Betty Rodriguez (@bettyetrodrigu) December 11, 2014
Едно предвидимо, често срещано сред микробите ограничение, които смачкват пластмаса, е, че те се борят да разграждат по-силно кристални форми на пластмаса, използвани в търговски продукти, както и други видове пластмасови отпадъци.
Следващите стъпки за изследователите включват изграждане на настолен прототип за тестване на модификации, за ускоряване на процеса, оценка на икономическата осъществимост и въздействието върху околната среда от използването на метода в търговски мащаби.
Често обаче пътят от експеримента в лабораторни условия до разработването на готов за търговска употреба продукт е неравен и непредвидим.
Последният подобен проект е от 2015 г., когато изследователи разработиха прототипно устройство, наречено Fungi Mutarium, което превръща пластмасовите отпадъци в безопасен ядлив продукт, използвайки два вида гъбички, продължават работата си за ускоряване на процеса на разлагане и до днес.
Foraging the Futuristic Recycled Fruits of the Fungi Mutarium http://t.co/acyio2AmTk pic.twitter.com/Wfsi45xJiK
— Design Milk (@designmilk) February 1, 2015
Съвсем наскоро учените бяха заети с намирането на начини да направят полезна биопластмаса от въздуха, създавайки рециклируема такава от супер лепило вместо суров нефт и превръщайки пластмасовите полимери обратно в течно гориво.
Тези вълнуващи открития ще се нуждаят от още много работа, ако искат да направят действителен пробив в справянето с огромните количества пластмасови отпадъци, които бързо се натрупват.
Изследването е публикувано в Materials Degradation.
