Китайски учени създадоха жива пластмаса, която се разлага по команда

Пластмасовите отпадъци остават ключов проблем за човечеството, тъй като този материал може да се разложи в продължение на хиляди години, оставяйки след себе си токсични микрочастици. Затова китайски изследователи са добавили микроорганизми към пластмасата, които могат да я абсорбират. Микроорганизмите остават неактивни, докато не бъдат „събудени“ от гореща „хранителна“ среда, след което напълно консумират пластмасата само за няколко дни.

„Осъзнаването, че традиционните пластмаси траят векове, докато много приложения, като например опаковките, имат кратък живот, ни накара да се запитаме: можем ли да вградим процеса на разграждане директно в жизнения цикъл на материала?“, обяснява водещият автор Джуоджун Дай.

Някои микроорганизми имат ензими за разграждане на дългите полимерни вериги. Изследователите модифицираха спорите на Bacillus subtilis, за да произведат ензими, разграждащи пластмасата, след което интегрираха спящите микроорганизми директно в пластмасовата матрица. 

Когато са изложени на топлина, спорите се събуждат и освобождават ензими, които разграждат пластмасата отвътре навън. Изследователите са използвали поликапролактон, който е естествено биоразградим. Този материал е бил успешно разграждан преди това с помощта на микробни ензими. Предишни опити обаче са разчитали на система от един-единствен ензим.

Изследователите са създали отделни щамове на Bacillus subtilis, за да произведат два ензима, които си сътрудничат за разграждане на полимерите. Единият ензим разцепва дългите полимерни вериги на няколко места, отслабвайки структурата на пластмасата, докато вторият постепенно разгражда отделните вериги на по-малки молекули за по-нататъшна обработка от микроорганизмите.

Тази двуензимна система се оказа значително по-ефективна, осигурявайки почти пълно рециклиране на пластмасовата матрица. Микроорганизмите и пластмасата образуват единен, практически жив материал със свойства, подобни на традиционните поликапролактонови филми.

Катализаторът за биоразграждането на иновативния пластмасов материал е хранителен бульон при 50°C. При контакт с материала, този бульон активира спорите и инициира процеса на биоразграждане. За да тестват технологията, изследователите създадоха носим електрод, направен от този материал, и добавиха катализатора. Материалът се разгради напълно в рамките на две седмици, без да оставя след себе си микропластмасови частици.

Технологията в момента работи с поликапролактон, който е естествено биоразградим. Освен това, процесът на разграждане е силно зависим от условията на околната среда. Въпреки това, подобни изследвания имат значителен потенциал. Учените в момента са фокусирани върху създаването на катализатор, който ще улесни разграждането на микропластмасите във вода. Те също така планират да тестват ефективността на своята разработка не само върху поликапролактон, но и върху други видове пластмаси, особено тези, използвани в производството на пластмасови изделия за еднократна употреба.

Резултатите от изследването са публикувани в списание Applied Polymer Materials Journal.

Спомнете си, че учени успяха да превърнат пластмасови отпадъци в чисто водородно гориво с помощта на слънчевата светлина.