Учени са открили в Алпите и Арктика микроби, които могат да разграждат пластмаси при ниски температури, което може да се окаже ценен инструмент за рециклиране.
Вече са открити множество микроорганизми, които могат да правят това, но те обикновено могат да функционират само при температури над 30°C. Това означава, че използването им в промишлената практика е прекалено скъпо поради необходимостта от загряване, което, на свой ред, означава, че използването им не е въглеродно неутрално.
Учени от Швейцарския федерален институт WSL са открили микроби, които са способни да правят това при 15°C, което може да доведе до пробив в микробното рециклиране. Техните открития са публикувани в списание Frontiers in Microbiology.
Д-р Джоел Рюти от WSL и колегите му са взели проби от 19 щама бактерии и 15 щама гъби, които растат върху свободно лежаща или умишлено заровена в земята пластмаса, съхранявана в продължение на една година в Гренландия, Шпицберген и Швейцария. Те оставили микробите да растат като култури от един щам в лаборатория на тъмно при температура 15°C и ги тествали, за да видят дали могат да смилат различни видове пластмаса.
Резултатите показват, че бактериалните щамове принадлежат към 13 рода от видовете actinobacteria и proteobacteria, а гъбите - към 10 рода от видовете ascomycota и mucoromycota.
Тестваните пластмаси включват небиоразградимия полиетилен (PE) и биоразградимия полиестер-полиуретан (PUR), както и две налични в търговската мрежа биоразградими смеси от полибутилен адипат терефталат (PBAT) и полимлечна киселина (PLA).
Нито един от щамовете не е в състояние да разгради PE, дори след 126 дни инкубация върху тези пластмаси. Но 19 щама (56 %), включително 11 гъби и 8 бактерии, са в състояние да разграждат PUR при 15°C, докато 14 гъби и 3 бактерии са в състояние да разграждат пластмасовите смеси от PBAT и PLA.
"Тук показваме, че нови микробни таксони, получени от "пластисферата" на алпийски и арктически почви, са в състояние да разграждат биоразградими пластмаси при 15°C. Тези организми биха могли да спомогнат за намаляване на разходите и екологичната тежест на ензимния процес на рециклиране на пластмаса", каза Рюти.
Според него е изненадващо, че голяма част от изследваните щамове са в състояние да разграждат поне една от тестваните пластмаси.
Учените провериха и най-добре представилите се и установиха, че това са два нехарактеризирани вида гъби от родовете neodevriesia и lachnellula, които могат да разграждат всички тествани пластмаси с изключение на PE.
Въпреки че пластмасите се използват широко едва от 50-те години на миналия век, микробите могат да разграждат полимери, тъй като те наподобяват някои структури, открити в растителните клетки.
Д-р Беат Фрей, един от авторите на проучването, обяснява: "Доказано е, че микробите произвеждат голямо разнообразие от ензими, разграждащи полимери, които участват в разграждането на растителните клетъчни стени. Често се съобщава, че растителнопатогенните гъби биодеградират полиестери, поради способността им да произвеждат кутинази, които се насочват към пластмасовите полимери поради сходството им с растителния полимер кутин."
Учените са тествали микробите само при една температура, така че все още не са открили най-добрата, която да използват. Въпреки това те твърдят, че тя работи добре при температура между 4°C и 20°C.
В момента се наблюдава тенденция към увеличаване на количеството на микроорганизмите. Следващото голямо предизвикателство ще бъде да се идентифицират ензимите за разграждане на пластмаса, произвеждани от микробните щамове, и да се оптимизира процесът за получаване на големи количества протеини. Освен това може да се наложи допълнително модифициране на ензимите, за да се оптимизират свойства като стабилност на протеините, заявиха учените.
Вече са открити множество микроорганизми, които могат да правят това, но те обикновено могат да функционират само при температури над 30°C. Това означава, че използването им в промишлената практика е прекалено скъпо поради необходимостта от загряване, което, на свой ред, означава, че използването им не е въглеродно неутрално.
Учени от Швейцарския федерален институт WSL са открили микроби, които са способни да правят това при 15°C, което може да доведе до пробив в микробното рециклиране. Техните открития са публикувани в списание Frontiers in Microbiology.
Д-р Джоел Рюти от WSL и колегите му са взели проби от 19 щама бактерии и 15 щама гъби, които растат върху свободно лежаща или умишлено заровена в земята пластмаса, съхранявана в продължение на една година в Гренландия, Шпицберген и Швейцария. Те оставили микробите да растат като култури от един щам в лаборатория на тъмно при температура 15°C и ги тествали, за да видят дали могат да смилат различни видове пластмаса.
Резултатите показват, че бактериалните щамове принадлежат към 13 рода от видовете actinobacteria и proteobacteria, а гъбите - към 10 рода от видовете ascomycota и mucoromycota.
Тестваните пластмаси включват небиоразградимия полиетилен (PE) и биоразградимия полиестер-полиуретан (PUR), както и две налични в търговската мрежа биоразградими смеси от полибутилен адипат терефталат (PBAT) и полимлечна киселина (PLA).
Нито един от щамовете не е в състояние да разгради PE, дори след 126 дни инкубация върху тези пластмаси. Но 19 щама (56 %), включително 11 гъби и 8 бактерии, са в състояние да разграждат PUR при 15°C, докато 14 гъби и 3 бактерии са в състояние да разграждат пластмасовите смеси от PBAT и PLA.
"Тук показваме, че нови микробни таксони, получени от "пластисферата" на алпийски и арктически почви, са в състояние да разграждат биоразградими пластмаси при 15°C. Тези организми биха могли да спомогнат за намаляване на разходите и екологичната тежест на ензимния процес на рециклиране на пластмаса", каза Рюти.
Според него е изненадващо, че голяма част от изследваните щамове са в състояние да разграждат поне една от тестваните пластмаси.
Учените провериха и най-добре представилите се и установиха, че това са два нехарактеризирани вида гъби от родовете neodevriesia и lachnellula, които могат да разграждат всички тествани пластмаси с изключение на PE.
Въпреки че пластмасите се използват широко едва от 50-те години на миналия век, микробите могат да разграждат полимери, тъй като те наподобяват някои структури, открити в растителните клетки.
Д-р Беат Фрей, един от авторите на проучването, обяснява: "Доказано е, че микробите произвеждат голямо разнообразие от ензими, разграждащи полимери, които участват в разграждането на растителните клетъчни стени. Често се съобщава, че растителнопатогенните гъби биодеградират полиестери, поради способността им да произвеждат кутинази, които се насочват към пластмасовите полимери поради сходството им с растителния полимер кутин."
Учените са тествали микробите само при една температура, така че все още не са открили най-добрата, която да използват. Въпреки това те твърдят, че тя работи добре при температура между 4°C и 20°C.
В момента се наблюдава тенденция към увеличаване на количеството на микроорганизмите. Следващото голямо предизвикателство ще бъде да се идентифицират ензимите за разграждане на пластмаса, произвеждани от микробните щамове, и да се оптимизира процесът за получаване на големи количества протеини. Освен това може да се наложи допълнително модифициране на ензимите, за да се оптимизират свойства като стабилност на протеините, заявиха учените.