Японские ученые создали пластик, разлагаемый микробами в глубоководных условиях

Японские исследователи разработали новый экологичный пластик, способный разлагаться в условиях глубокого океана. В ходе эксперимента на глубине 855 метров полимер LAHB, синтезированный с помощью микроорганизмов, продемонстрировал впечатляющие результаты, в то время как обычные биоразлагаемые пластики, такие как полилактид (PLA), остались неизменными. Образцы пленки LAHB за 13 месяцев потеряли более 80% своей массы, что подтверждает их потенциал в качестве безопасной альтернативы для сокращения пластикового мусора в Мировом океане.

Несмотря на растущую популярность биопластиков, загрязнение пластиком остается одной из самых острых мировых экологических проблем. По данным ОЭСР, в 2019 году в мире было произведено около 353 миллионов тонн пластиковых отходов, из которых почти 1,7 миллиона тонн попало непосредственно в водные экосистемы. Значительная часть этого мусора скапливается в крупных океанических течениях, образуя печально известные «мусорные пятна».

Поиски пластика, который мог бы надежно разлагаться в глубоководной среде, привели ученых к полимеру LAHB – полиэфиру на основе лактата, биосинтезированному с помощью генно-инженерных бактерий Escherichia coli. Команда исследователей из Университета Синсю, Японского агентства морских наук и технологий (JAMSTEC) и Университета Гумма впервые доказала, что LAHB подвергается биоразложению даже на дне океана, где низкие температуры, высокое давление и нехватка питательных веществ чрезвычайно затрудняют этот процесс. «Наше исследование впервые демонстрирует, что LAHB подвергается активному биоразложению и полной минерализации даже на глубоководном морском дне, где обычный PLA остается совершенно неразлагаемым», – объясняет руководитель исследования, профессор Сэйити Тагути.

Для проведения эксперимента команда погрузила образцы пленок LAHB и контрольный образец из обычного пластика PLA на глубину 855 метров вблизи острова Хацусима. Условия здесь суровые: температура воды составляет всего 3,6 °C, а уровень растворенного кислорода низок. Спустя 13 месяцев пленки LAHB потеряли более 82% своей массы. На их поверхности образовались трещины и биопленки из микроорганизмов, активно разрушающих материал. В то же время пленка из PLA за тот же период не показала никаких признаков деградации или потери веса.

Анализ «пластисферы» – микробного сообщества, образовавшегося на поверхности материала, – показал, как именно происходит разложение. Определенные группы бактерий, такие как Colwellia и Pseudoteredinibacter, вырабатывали специальные ферменты, которые расщепляли длинные полимерные цепи на более мелкие фрагменты. Затем другие микробы поглощали эти фрагменты, продолжая процесс распада до простейших составляющих. В конечном итоге это микробное сообщество преобразует пластик в углекислый газ, воду и другие безвредные соединения, которые естественным образом возвращаются в морскую экосистему.

Это открытие заполняет критический пробел в понимании того, как биопластики ведут себя в удаленных морских средах. Доказанная способность LAHB к разложению на большой глубине делает его перспективным материалом для создания более безопасных полимеров и сокращения накопления пластиковых отходов в океане. Результаты исследования предлагают реальный путь к переходу на более экологичные альтернативы и поддерживают концепцию экономики замкнутого цикла, где отходы одного процесса становятся ресурсом для другого.