Серьезность сложившейся ситуации как нельзя лучше передают мусорные пятна в океанах (Большое тихоокеанское мусорное пятно). Разработать новые технологии переработки пластиковых отходов и немного улучшить текущее положение может помочь новый вид бактерий, которые питаются пластмассами.
Открытие было сделано японскими исследователями.
По их словам, микроорганизм интересен в первую очередь наличием способности перерабатывать распространенный тип пластика, известный как PET (пластики на основе полиэтилентерефталата). Непосредственно сам пищеварительный процесс пластика у бактерии происходит медленно, поэтому краткосрочные перспективы открытия пока довольно туманны, но дальнейшие исследования бактерии, которая, к слову получила название Ideonella sakaiensis 201-F6, могут привести к появлению новых безопасных способов утилизации пластика.
Вид пластика, являющийся любимым лакомством Ideonella sakaiensis, – полиэтилентерефталат – характеризуется легкостью, прочностью и способностью удерживать жидкость. Этот материал очень часто используется для изготовления емкостей для жидких продуктов – разнообразные контейнеры и бутылки. Отметим, что только за 2013 год во всем мире было произведено около 56 миллионов тонн пластика PET, из которых переработали только половину.
Свойства, которые делают PET столь привлекательным для различных компаний материалом, - прочность и влагонепроницаемость – также представляют огромную угрозу для окружающей среды. Этот материал имеет очень большой период полураспада, поэтому накапливается в форме свалок на земле и в океане.
Считается, что для полного разложения обычной пластиковой бутылки требуется около 450 лет, и хотя некоторые виды пластмасс разлагаются в океане быстрее, в процессе распада они выделяют вредные химические вещества, что еще больше усугубляет экологическую ситуацию.
Новый вид бактерий, поедающих пластик, был обнаружен путем просеивания 250 образцов PET, собранных на заводах по переработке пластика. Об этом говорится в статье о результатах исследования, опубликованной в журнале Science. Исследовали искали свидетельства распада материала среди образцов и в конце концов обнаружили I. sakaiensis.
Бактерии этого вида выделяют два фермента, расщепляющие это соединение до экологически безопасных веществ – терефталевой кислоты и этиленгликоля. Правда, происходит это не очень быстро. В исследовании говорится, что на полное переваривание небольшого куска пленки из низкокачественного полиэтилентерефталата бактерии понадобилось шесть недель. То есть, на расщепление изделий из более качественного PET потребуется еще больше времени.
Вполне возможно, что в будущем ученые найдут способ, который поможет ускорить этот процесс. В последующей статье, опубликованной в том же Science, профессор биоинженерии Уве Борншеуер пишет, что ученые должны выяснить истоки происхождения этих ферментов, выделяемых бактериями, точнее, не являются ли они проявлением эволюции.
По словам Борншеуера, этот вид пластика существует в природе только 70 лет, и существует вероятность, что ферменты адаптировались к новым реалиям и научились использовать его как источник пищи, «обеспечивающий «преимущество для выживания». Ученый пишет, что эволюция в столь короткие сроки – это большая редкость, хотя подобное уже случалось ранее, и дополнительные исследования могут привести к появлению новых эффективных способов борьбы с пластиком PET.
В интервью The Wall Street Journal Борншеуер отметил, что теоретически эти бактерии могут ускорить распад пластика на свалках.
Подписывайтесь на Квибл в Viber и Telegram , чтобы быть в курсе самых интересных событий.
В океан попадает много пластиковых отходов, которые являются своего рода мрачным маркером эпохи антропоцена. В Тихом и Атлантическом океанах уже давно существуют плавающие свалки этого мусора, которые по размерам не уступают некоторым странам, а совсем недавно они начали появляться и в Арктике. Кроме того, некоторые необитаемые острова погребены под тоннами пластика.
Могут ли бактерии питаться пластиком
Несмотря на такое ужасное положение, ученые пришли к выводу, что количество пластика, которое мы выбрасываем каждый год, должно раз в сто превышать то, которое плавает в океане. Эта ситуация имеет несколько возможных объяснений, но в ходе нового исследования ученые пришли к выводу, что разрушать пластиковые отходы могут бактерии, живущие в океане.
Эта идея может показаться довольно странной, хотя только в прошлом году исследователи обнаружили, что недавно найденные виды бактерий способны разрушать молекулярные связи полиэтилентерефталата (ПЭТ) — одной из наиболее распространенных форм пластика. Эти бактерии в буквальном смысле используют его в качестве источника пищи.
Как правило, необходимо 450 лет, чтобы этот вид пластика полностью разложился в окружающей среде. Но бактерии справляются с ним всего за шесть недель. Именно эта информация навела команду исследователей из Университета Помпеу Фабра в Барселоне на мысль, что за отсутствие пластика в океанах мы должны в основном благодарить эти микроскопические организмы.
Хорошие новости?
На первый взгляд, новость о бактериях кажется хорошей, ведь это поможет снизить количество пластиковых отходов, которые накапливаются в океане. Сейчас огромное количество этого мусора попадает в организмы морских животных, что приводит к их смерти.
Тем не менее постарайтесь представить, что произойдет, если мы сможем и дальше выбрасывать пластик в океаны без каких-либо последствий. Скорее всего, это станет зеленым светом для производителей. Если эти бактерии смогут распространиться по всему земному шару, они снизят негативное воздействие человека на окружающую среду, и вряд ли кто-то станет утверждать, что это плохая идея.
Возможные объяснения
Хотя, конечно, нам не стоит слишком сильно полагаться на этих бактерий. Вполне возможно, что отходы, которых не досчитались ученые, погружаются в воду и хранятся на морском дне. Это значит, что однажды они могут снова всплыть на поверхность, хотя последствия такого события трудно прогнозировать.
Используя математическое моделирование, ученые сделали вывод, что другие геологические процессы или ошибки в подсчетах также могут объяснить несоответствие между глобальной скоростью производства пластмассы и ее присутствием в море.
В любом случае в настоящее время человечество продолжает выбрасывать огромное количество пластика в океаны. Хотя незначительное его количество перерабатывается, ситуация, скорее всего, не изменится, пока производители не согласятся заменить его биопластиком, который быстро разлагается в любой среде сразу же после того, как становится ненужным.
В старых научно-популярных журналах обнаруживаются порой удивительные вещи. Для меня такой жемчужиной, найденной во время ленивого «сёрфинга» по подшивке «Науки и жизни» 70-х, стал рассказ «Мутант-59». Вот он , в том самом варианте в библиотеке Мошкова - и я его крайне рекомендую. Чтобы не портить удовольствия, сюжет вкратце: действие построено вокруг выведенного учёными микроорганизма, способного пожирать все виды пластика. Он вырывается на волю и мир встаёт на грань катаклизма, сравнимого с ядерным…
Написанный на исходе 60-х, рассказ этот был одной из первых попыток прощупать нашу зависимость от пластмасс - уже тогда сильную. Но авторы «Мутанта» и представить не могли, насколько сильней она станет за следующие сорок лет! Мало того, что использование пластиков выросло почти двадцатикратно (сегодня ежегодно их производится более 300 млн. тонн), так и максимум ещё не выбран и в следующие двадцать лет, как ожидается, мы удвоим потребление.
Пластик - «выращенный» на углеводородах искусственный материал, хорошо останавливающий воду и слабо восприимчивый к агрессивным факторам земной среды. Вот чем объясняется его популярность. Но у всякой палки два конца: поскольку ничего подобного до сих пор не существовало, природа не имеет средств для безопасного уничтожения пластиковых отходов - накапливающихся пропорционально росту потребления. Мусор мог бы копиться и медленней, однако - прискорбный факт! - большинство изделий из пластика одноразового использования.
Конечно, природе может и должен помочь сам человек, но… Оценки даются разные, однако, в общем и целом, можно утверждать, что переработке подвергается меньше трети пластиковой продукции. Остальное оседает в лучшем случае на организованных свалках, в худшем же разлетается по континентам и утекает в океан, где у пластика начинается вторая жизнь.
Поскольку микроорганизмов, способных пластик разлагать, нет, под действием света, температуры, механических факторов, вялотекущих химических реакций, мусор распадается на всё более мелкие частицы, . Процесс этот даже для банальной бутылки из под питьевой воды, например, требует почти пятьсот лет - и протекает отнюдь не без последствий для живых существ. Частью всё это оседает и формирует уникальные, замешанные на пластмассах, «окаменелости» (из-за чего археологи уже называют наш век Эпохой пластика), но в значительной степени ещё и поглощается разными формами жизни, от птиц и крупных млекопитающих до мельчайшего зоопланктона.
Те, конечно же, тоже не понимают, с чем столкнулись: не успели приспособиться за всего-то сотню лет (историю ведут от целлулоида, появившегося в 1855 году). Они принимают цветные кусочки за пищу, болеют и мрут (частицы забивают пищеварительный тракт, душат, травят), становятся пищей сами. Зоопланктон, например, служит основанием морской пищевой пирамиды, так что потребляемый микроскопическими рачками пластик в конце концов оказывается в наших желудках.
Всё могло бы быть иначе, если б в природе существовала, скажем, бактерия, способная жить и выживать на пластиковой диете. Однако до последнего времени таковая оставалась фантастикой. Да, известны некоторые формы плесени, да, велись какие-то эксперименты с обнадёживающими результатами над микробами, но тем всё и ограничивалось. И вот на днях японцы нужную бактерию нашли . Добро пожаловать в светлое будущее!
Набрав образцов лежалого пластикового мусора, японцы изучали его в поисках следов ускоренного разложения. И таким вот нехитрым образом сделали свою эпохальную находку. Бактерия, названная Ideonella sakaiensis, похоже, является эволюционировавшей естественным путём разновидностью микроорганизма, известного науке. Она вырабатывает химические вещества (энзимы), разлагающие один из видов пластика до промежуточных соединений, которые уже и употребляет в пищу.
По сравнению со своим фантастическим предком, I.s. выглядит безобидной. Во-первых, она специализируется только на пластике PET (известном у нас как лавсан), который хоть и весьма популярен (прежде всего как сырьё для упаковки пищевых продуктов и воды), но занимает лишь пятую часть в мировом производстве пластмасс. Во-вторых, на съедение тонкого слоя с поверхности пластикового изделия, ей требуются недели, да и пластик лучше подготовить (термически обработав), чтобы сделать механически непрочным.
Но лиха беда начало! Ideonella sakaiensis - живое свидетельство того, что природа начала приспосабливаться к пластиковому веку. И есть хорошая надежда, что генные инженеры помогут ей сделать это быстрей: ускорить процесс переваривания, натравить на другие пластики.
Тут-то мы и возвращаемся к рассказу сорокалетней давности. Что авторы уже тогда точно подметили, так это нашу зависимость от пластмасс. Бактерия, переваривающая пластик, чрезвычайно ценна в плане борьбы с пластиковым мусором - однако проблема в том, что разбирать, где мусор, а где полезные человеку вещи, мутант конечно же не станет. «Гниение» тары для питьевой воды и упаковок пищевых продуктов - только начало. Когда Природа или инженеры научат бактерии кушать другие пластики - что, судя по комментариям учёных к работе японцев, представляется возможным - нам придётся реально туго.
Оглянитесь вокруг, вот прямо сейчас, не вставая с рабочего места. Прикиньте, какова наша зависимость от пластика! «Волшебная» невосприимчивость к гнили, ржавчине, температурам, влажности, сделали его самым популярным конструкционным материалом третьего тысячелетия. Пластик - это столы и стулья, корпуса и изоляция электронных устройств, носители данных и упаковка, пластик везде, пластик во всём! Жизнь таки нашла дорогу - и нам бы радоваться, да вот только это наверняка сделает уже нашу жизнь сложнее…
Ученые создали фермент, способный уничтожать пластик, а особенно хорошо он справляется с пластиковыми бутылками. Это достижение позволит справиться с огромным количеством пластика, загрязняющего планету.
В 2016 году на свалке в Японии были обнаружены бактерии, способные поглощать пластик. На процесс, обычно занимающий столетия, у них уходили считанные дни. Теперь же ученым удалось определить структуру фермента, который бактерии для этого используют, и синтезировать его. Когда команда протестировала полученный фермент, оказалось, что он справляется с полиэтилентерефталатом (ПЭТ), из которого делают бутылки для напитков, еще лучше оригинала.
«Оказалось, что мы улучшили фермент. Мы были немного шокированы, - говорит профессор Джон Макгихан из Портсмутского университета в Великобритании. - Это настоящее открытие. … Это скромное улучшение, на 20%, но не в этом дело, - рассказывает Макгихан. - Произошедшее показывает, что фермент еще не оптимизирован. Это дает нам возможность использовать все технологии, которые годами применялись в разработке других ферментов, и создать фермент, работающий сверхбыстро».
Исследователи определили структуру фермента, используя синхротрон Diamond, способный производить мощное рентгеновское излучение, которое позволяет разглядеть структуру отдельных атомов. Фермент оказался похожим на тот, что бактерии обычно используют для разрушения природного полимера кутина - воска, которым часто покрыта кожица плодов.
«Мы надеемся использовать этот фермент, чтобы разложить пластик на его составляющие, а затем снова использовать их для производства пластика. Это значит, что не нужно будет добывать еще больше нефти и что можно будет уменьшить количество пластика в окружающей среде», - отмечает Макгихан.
Одно из возможных улучшений - пересадить фермент бактериям-экстремофилам, способных выдерживать температуру выше 70°С - при ней плавится ПЭТ, а в расплавленном виде он разлагается в 10-100 раз быстрее. Также способствовать разложению пластика могут и некоторые грибки, но бактерии легче использовать в промышленных целях.
Для уничтожения других видов пластика можно будет использовать бактерий, которые в настоящее время эволюционируют в окружающей среде, уверен Макгихан. Хотя большая часть пластика находится в океане, исследователи рассчитывают, что можно будет доставить поедающие пластик бактерии к этим скоплениям мусора.
«Я думаю, это очень интересная работа, которая показывает, что есть потенциал для использования ферментов в борьбе с растущей проблемой отходов, - считает химик Оливер Джонс. - Ферменты нетоксичны, биоразлагаемы и их можно получить с помощью микроорганизмов в больших количествах».
Берточини, научный сотрудник Испанского института биомедицины и биотехнологий, заинтересовалась феноменом и провела вместе с биохимиками из Кембриджа научный эксперимент. Были взяты около сотни личинок, которые поместили в обыкновенный пластиковый пакет, купленный в британском магазине, и стали ждать появления дырок. Как выяснилось, сотня гусениц способна расправиться с 92 мг полиэтилена за 12 часов.
Каждую минуту в мире продается около миллиона пластиковых бутылок. Переработке подвергаются лишь 14% из них. Многие из оставшихся попадают в океаны, загрязняя даже самые удаленные уголки, нанося вред морским обитателям и - потенциально - потребителям морепродуктов.
Сегодня из бутылок, попавших на переработку, изготавливаются непрозрачные волокна, которые становятся материалом для одежды и ковров. Но благодаря использованию фермента из них можно будет делать новые пластиковые бутылки, что избавит от необходимости производить больше пластика.
Источники: newsland.com, Facepla.net
Десятки миллионов тонн пластикового мусора ежегодно попадают на свалки, который не разлагается десятки, а то и сотни лет. Многие люди считают, что выхода не существует и изменить что-либо уже нельзя. Сразу скажем - что это не так! И мы это неоднократно показывали в наших выпусках, с которыми Вы можете познакомиться на нашем канале. Сегодня же мы рассмотрим интересные открытиями учёных, которые также могут помочь в вопросе переработки и утилизации пластикового мусора.
Японский учёный Кендзи Миямото (Kenji Miyamoto), совместно со своими коллегами из университета Кейо в Йогокаме, Япония, во время проведения анализа образцов почвы и воды, которые были взяты в местах переработки пластика, обнаружили новый штамм бактерий Ideonella sakaiensis, способных разлагать материалы, состоящие из полиэтилентерефталата (ПЭТ) - термопластика, широко используемого для производства одноразовой тары, пластиковых бутылок, различных упаковок, одежды и посуды. Термопластик, на который приходится шестая часть всего пластикового мусора, также известен под названиями - ПЭТ, лавсан, майлар.
В лабораторных условиях плёнку, состоящую из ПЭТа толщиной 0,2 мм, бактерии полностью разложили за 6 недель при температуре 30 °С.
Биологи полны энтузиазма и делают прогнозы, что с помощью штамма бактерий можно будет перерабатывать до 50 млн. тонн ПЭТа за год. Рассматривается также возможность ускорения процесса разложения ПЭТа, посредством введения выявленных генов в штамме бактерий в быстро размножающуюся бактерию Escherichia coli.
Бактерии Ideonella sakaiensis гидролизуют ПЭТ, с помощью специальных ферментов. Один, из которых наносится сначала на ПЭТ, запуская предварительные химические реакции до последующего поглощения. А второй фермент используется для переваривания ПЭТа внутри самой клетки. Удивляет то, что бактерии могут использовать ПЭТ в качестве основного источника энергии и углеродов.
Биологи сообщают, что полиэтилентерефталатаза (ПЭТаза) - один из специальных ферментов, участвующих в гидролизации, не имеет схожих аналогов у родственных бактерий штамма. А это может обозначать, что бактерии приспособились к изменениям окружающей среды.
Пока ещё инструмент, под названием Ideonella sakaiensis, находится в стадии исследования, но уже позволяет с оптимизмом смотреть на его будущее использования для переработки мусора и отработанного материала из ПЭТа.
Второе интересное открытие сделала Федерика Бертоккини из Института биомедицины и биотехнологии Кантабрии в Испании, обнаружив, что гусеницы восковой моли (Galleria mellonella) способны перерабатывать полиэтилен и другие виды пластика. И не просто пережёвывать, но и выводить из своего организма в переработанном виде. Сотня гусениц за 12 часов способна справиться с 92 миллиграммами полиэтилена.
Эти гусеницы являются настоящей проблемой для пчеловодов. Они поедают воск, который является полимером, то есть натуральным пластиком, схожим по структуре на структуру полиэтилена. И эта особенность, обнаруженная в гусеницах очень заинтересовала учёных, которые увидели в ней будущее по утилизации пластикового мусора.Ведь полиэтилен в мире вырабатывается в огромных масштабах. К примеру, в 2014 г. было произведено более 124 млн. тонн полиэтилена, который плохо поддаётся разложению.
Остаётся открытым вопрос - каким образом гусеницы перерабатывает полиэтилен? Федерика Бертоккини, совместно с учёными из Великобритании - Паоло Бомбелли и Кристофером Хау, пытаются найти вещество, используемое гусеницами для разложения полиэтилена, чтобы научиться его синтезировать и производить в промышленных масштабах для утилизации накопленного в мире мусора.
Необходимо понимать, что бактерии и гусеницы - это не панацея, а ещё один инструмент для того, чтобы минимизировать вред от людской деятельности.
Как говориться в книге Анастасии Новых «Сэнсэй. Исконный Шамбалы», часть IV:
«В какие бы условия человек не попал, какие бы препятствия не ставила ему судьба, жить нужно так, как подобает Человеку с большой буквы. Самому становиться Человеком и помогать окружающим людям. Главное в этой жизни — быть свободным внутри по Духу, свободным от мира материи, идти к Богу, не сворачивая с этого пути. Тогда во внешней жизни вы сможете максимально принести пользу людям и прожить жизнь, достойную звания Человека.»
Объединение людей - залог выживания Человечества!
Приглашаем ученых и всех заинтересованных лиц к обсуждению возможностей использования обнаруженных живых организмов для очищения Планеты от пластика и изделий из него.
О климатических событиях в мире и путях решения климатических проблем Вы можете прочесть в докладе ученых АЛЛАТРА НАУКА
