Обнаружены микробы, способные переваривать пластик при низких температурах

Ученые обнаружили микробы, которые могут пожирать пластик при температуре 15°С, что является потенциальным прорывом в переработке отходов

Хелена Хортон (Helena Horton), репортер по вопросам окружающей среды

The Guardian

10 мая 2023 года

Микробы, способные переваривать пластик при низких температурах, были обнаружены учеными в Альпах и Арктике, что может стать ценным инструментом в переработке отходов.

Уже найдено множество микроорганизмов, способных делать это, но обычно они могут работать только при температуре выше 30°С (86°F). Это означает, что их использование в промышленной практике непомерно дорого из-за необходимости нагрева. Также это означает, что их использование не является углеродно-нейтральным.

Ученые из Швейцарского федерального института WSL обнаружили микробы, способные делать это при температуре 15°С, что может привести к прорыву в области микробной переработки отходов. Их результаты опубликованы в журнале Frontiers in Microbiology.

Доктор Джоэль Рюти из WSL и его коллеги отобрали образцы 19 штаммов бактерий и 15 грибков, растущих на свободно лежащем или намеренно закопанном пластике, который хранился в земле в течение одного года в Гренландии, на Шпицбергене и в Швейцарии. Они позволили микробам вырасти в виде одноштаммовых культур в лаборатории в темноте при температуре 15°С и проверили, могут ли они переваривать различные виды пластика.

Результаты показали, что бактериальные штаммы принадлежали к 13 родам в филах актинобактерий и протеобактерий, а грибы – к 10 родам в филах аскомикоты и мукоромикоты.

Среди протестированных пластмасс были небиоразлагаемый полиэтилен (PE) и биоразлагаемый полиэстер-полиуретан (PUR), а также две коммерчески доступные биоразлагаемые смеси полибутилен-адипат-терефталата (PBAT) и полимолочной кислоты (PLA).

Ни один из штаммов не смог переварить полиэтилен, даже после 126 дней инкубации на этих пластиках. Но 19 штаммов (56%), включая 11 грибков и восемь бактерий, смогли переварить полиуретан при 15°С, а 14 грибков и три бактерии смогли переварить пластиковые смеси PBAT и PLA.

«Здесь мы показываем, что новые микробные таксоны, полученные из «пластисферы» альпийских и арктических почв, способны разлагать биоразлагаемые пластмассы при 15°С, – сказал Рюти. – Эти организмы могут помочь снизить стоимость и экологическую нагрузку ферментативного процесса переработки пластика».

По словам ученого, удивительно, что большая часть протестированных штаммов была способна разлагать хотя бы один из протестированных пластиков.

Ученые также проверили лучшие показатели и обнаружили, что ими оказались два нехарактеризованных вида грибков родов neodevriesia и lachnellula, которые могли переваривать все протестированные пластики, кроме полиэтилена.

Хотя пластмассы широко используются только с 1950-х годов, микробы могут разлагать полимеры, поскольку они похожи на некоторые структуры, обнаруженные в клетках растений.

Доктор Бит Фрей, один из авторов исследования, пояснил: «Было показано, что микробы производят широкий спектр ферментов, разлагающих полимеры, которые участвуют в разрушении клеточных стенок растений. В частности, часто сообщается, что растительно-патогенные грибы способны разлагать полиэфиры благодаря своей способности производить кутиназы, которые действуют на полимеры пластмасс из-за их сходства с растительным полимером кутином».

Ученые тестировали микробы только при одной температуре, поэтому еще не нашли оптимальную для использования. Тем не менее, по их словам, микробы хорошо работают в диапазоне от 4°С до 20°С.

В заключение Бит Фрей сказал: «Следующей важной задачей будет определение ферментов, разлагающих пластик, вырабатываемых штаммами микробов, и оптимизация процесса для получения большого количества белков. Кроме того, может потребоваться дальнейшая модификация ферментов для оптимизации таких свойств, как стабильность белка».