Подавляющее большинство пластиковых отходов попадает на свалки или, что еще хуже, в окружающую среду. Даже те благонамеренные материалы, которые поддаются биологическому разложению, часто могут разрушаться только до определенного уровня, оставляя микропластичные частицы, которые накапливаются в океане и вызывают проблемы со здоровьем у животных и людей.
Ученые создали новый вид пластика с ферментами, которые полностью растворяют тару после использования
Пластик — серьезная экологическая проблема, поскольку он не только тяжело разлагается, но и формирует в процессе микрокусочки, чрезвычайно вредные для экологии. Новый тип разлагаемого пластика содержит ферменты, которые при срабатывании быстро разрушают материал на составляющие его молекулы.
Ученые разработали пластик, который безопасно разлагается после использования и не формирует микрочастицы
Новое решение сосредоточено на ферментах, небольших природных катализаторах, разрушающих органические вещества. По своей конструкции пластик обычно сопротивляется такому виду деградации — в конце концов, вы не хотите, чтобы ваша лапша растворила контейнер до того, как вы успеете ее съесть, верно? Но в последние годы ученые определили бактерии, которые могут поглощать пластик, выделили ферменты, которые они используют для этого, и модифицировали их, чтобы они стали еще эффективнее.
Раньше пластик нужно было специально обрабатывать этими ферментами, чаще всего на специальных заводах. На практике же это означает, что любой мусор, который попадет в окружающую среду, по-прежнему будет отравлять планету. Поэтому в рамках нового исследования ученые разработали способ встраивать небольшие количества ферментов непосредственно в сам пластик, чтобы тот в любом случае разложился на молекулы.
«Если у вас есть фермент лишь на поверхности пластика, он будет действовать очень медленно и неравномерно», — пояснил Тинг Сюй, старший автор исследования. «Вы хотите, чтобы он распределялся повсюду наноскопически, чтобы весь материал в итоге просто развалился на части».
Это, очевидно, создает свои собственные проблемы — мы снова возвращаемся к проблеме потенциального разрушения пластмасс во время хранения или использования. Чтобы избежать этого, исследователи также добавили в пластик защитное средство для ферментов, называемое четырехмономерным статистическим гетерополимером (RHP), которое диспергирует ферменты на расстоянии нескольких нанометров друг от друга.
В результате получается пластик, который остается стабильным при регулярном использовании, но начинает разрушаться только при контакте с компостной почвой или горячей водой. В ходе испытаний команда обнаружила, что замачивание пластика в воде при комнатной температуре в течение трех месяцев не привело к его разрушению — этот процесс запускается только при небольшом повышении температуры.
Они добавили фермент, называемый BC-липазой, в пластик PCL, и еще один, называемый протеиназой K, в пластик PLA. PCL полностью разрушился в течение двух дней при 40 °C, в то время как PLA разложился в течение шести дней при 50 °C. И вместо того, чтобы производить микропластик, материалы разлагаются на безвредную молочную кислоту.
Команда уже подала заявку на патент на новый разлагаемый пластик и основала стартап, чтобы помочь коммерциализировать его.