Немецкие исследователи сообщают в журнале Frontiers in Microbiology, что они идентифицировали и охарактеризовали штамм бактерий, способных разрушать некоторые химические строительные блоки полиуретана.
«Бактерии могут использовать эти соединения в качестве единственного источника углерода, азота и энергии», – сказал доктор.
Герман Дж. Хейпипер, старший научный сотрудник Центра экологических исследований им. Гельмгольца-UFZ в Лейпциге, Германия, и соавтор новой статьи. "Это открытие представляет собой важный шаг на пути к повторному использованию трудно перерабатываемых полиуретановых продуктов."
В 2015 году только полиуретановые изделия составили 3.5 миллионов тонн пластика, произведенного в Европе.
Полиуретан используется во всем: от холодильников и зданий до обуви и мебели, а также во многих других сферах, где можно использовать его легкие, изоляционные и гибкие свойства.
К сожалению, полиуретан сложно и энергоемко перерабатывать или разрушать, поскольку большинство этих видов пластмасс представляют собой термореактивные полимеры, которые не плавятся при нагревании. Отходы в основном попадают на свалки, где выделяются ряд токсичных химикатов, некоторые из которых являются канцерогенными.
Использование микроорганизмов, таких как бактерии и грибки, для разрушения пластмасс на масляной основе – постоянная область исследований.
Однако мало исследований посвящено биоразложению полиуретанов, как в настоящей статье.
Команде из Германии удалось изолировать бактерию Pseudomonas sp. TDA1, с участка, богатого хрупкими пластиковыми отходами, который обещает разрушить некоторые химические связи, из которых состоит полиуретановый пластик.
Исследователи провели геномный анализ, чтобы определить действующие пути деградации.
Они сделали предварительные открытия о факторах, которые помогают микробам метаболизировать определенные химические соединения в пластике для получения энергии. Они также провели другие анализы и эксперименты, чтобы понять возможности бактерии.
Этот конкретный штамм является частью группы бактерий, которые хорошо известны своей толерантностью к токсичным органическим соединениям и другим формам стресса. Кристиан Эберлейн из Центра экологических исследований им. Гельмгольца-UFZ. Он является соавтором статьи, координировал и руководил работой.
«Эта черта также называется толерантностью к растворителям и является одной из форм экстремофильных микроорганизмов», – сказал он.
Исследование является частью научной программы Европейского Союза, получившей название P4SB (От пластиковых отходов до ценности пластика с использованием синтетической биологии Pseudomonas putida), которая пытается найти полезные микроорганизмы, которые могут биопреобразовать пластмассы на масляной основе в полностью биоразлагаемые. Как следует из названия, проект был сосредоточен на бактерии, известной как Pseudomonas putida.
Помимо полиуретана, консорциум P4SB, в который входит Центр экологических исследований им.
Гельмгольца-UFZ, также проверяет эффективность микробов в разрушении пластмасс, сделанных из полиэтилентерефталата (ПЭТ), который широко используется в пластиковых бутылках для воды.
Хейпипер сказал, что первым шагом любого будущего исследования Pseudomonas sp. TDA1 будет определять гены, которые кодируют внеклеточные ферменты, которые способны расщеплять определенные химические соединения в полиуретанах на основе полиэфиров. Внеклеточные ферменты, также называемые экзоферментами, представляют собой белки, секретируемые вне клетки, которые вызывают биохимическую реакцию.
Однако в ближайшее время нет планов по созданию тех или иных ферментов с использованием методов синтетической биологии для производства биопластов. Это может включать, например, генетическое преобразование бактерий в мини-фабрики, способные преобразовывать химические соединения на основе нефти в биоразлагаемые для экологически чистых пластиков.
Хейпипер сказал, что необходимы дополнительные «фундаментальные знания», подобные тем, которые собраны в текущем исследовании, прежде чем ученые смогут сделать этот технологический и коммерческий рывок.
По одному маленькому шагу за раз.