Ферментация отходов пластика

Квинслендский университет в Австралии нашел новый подход к переработке пластика. Команда биологов во главе с доктором Крисом Ринке обнаружила, что черви Zophobas morio способны поедать и перерабатывать полистирол благодаря бактериальному ферменту в своем кишечнике. Используя этот фермент, ученые хотят создать систему для биоразложения пластиковых отходов с рекордной скоростью и эффективностью.

Несколько научных исследований, проведенных за последнее десятилетие, показали, что некоторые микробы могут выжить, используя пластик как единственный источник углерода. Эти микробы изрыли тонкую пластиковую пленку, что позволило предположить, что они могут разрушать пластик. Поскольку микробы представляют собой крошечные химические фабрики, способные производить большой арсенал ферментов, можно было предсказать, что микробы используют ферменты для разрушения этих пластиков.

Как сообщает New Atlas, изучая личинок южноамериканского жука Zophobas morio, ученые выяснили, что некоторые черви обладают «здоровым аппетитом» к пластиковым отходам. В частности, эти организмы легко поглощают полистирол — один из самых трудноперерабатываемых и по совместительству самых популярных видов пластика.

В рамках трехнедельной серии испытаний команда разделила несколько Zophobas morio на три группы. Первую группу кормили отрубями, вторую — полистиролом, а третью заставили голодать. Эксперимент показал, что черви легко могут питаться только пластиком.

«Мы обнаружили, что суперчерви, которых кормили только полистиролом, не только выжили, но даже немного прибавили в весе. Это открытие говорит о том, что черви могут получать энергию из полистирола, скорее всего, с помощью своих кишечных микробов», — сообщил Ринке.

Обнаруженные кодируемые ферменты относятся к классу гидролаз. Эти ферменты катализируют расщепление химической связи с использованием воды и в процессе разделяют более крупные молекулы. В частности, гомологи двух гидролаз, липазы и серингидролазы. Оба фермента, вероятно, действуют на карбонильную группу в молекуле полистирола, которая была введена химическими и механическими силами, такими как измельчение и проглатывание полистирола личинкой. Результатом этого ферментативного расщепления являются мономеры стирола, которые могут транспортироваться в бактериальные клетки, а затем далее разлагаться до основных бактериальных метаболитов – с использованием двух путей в аэробных условиях: прямого расщепления кольца и оксигенации виниловой боковой цепи.

Таким образом авторы сформировали первое представление о метаболических путях для поглощения и утилизации отходов внутри организма червей. Если ученым удастся наладить масштабное производство таких ферментов в лабораторных условиях, в перспективе они смогут решить глобальную проблему переработки пластиковых отходов.

Ранее в этом году ученые из Лейпцигского университета также нашли фермент, подходящий для утилизации пластика. По данным биологов, материал PHL7, обнаруженный в почве Зюдфридхофа, работает вдвое быстрее, чем самые передовые методики — он разлагает полиэтилентерефталат (ПЭТ) на 90% в течение 16 часов.