Новая надежда. Кто может спасти планету от пластика?

О пластике было сказано уже очень много, но проблема настолько велика, что любой прорыв в решении этой проблемы, любая новость – достойна освещения. Пластиковое загрязнение планеты это то, что неосознанно или осознанно, в той или иной мере, делает каждый из нас, приближая Землю к точке невозврата – когда будут утеряны многие виды царства животных, мировой океан перестанет быть таким, каким его привыкли видеть, а рыба исчезнет из нашего рациона.

Мусороперерабатывающие заводы и предприятия по утилизации пластика, как правило, лишь частично решают проблему. Зачастую измельчение и уничтожение порождает более серьезную угрозу – микрочастицы пластика, о которых мы писали здесь. Они проникают в грунтовые воды, в организм рыб и, попадая с пищей и водой в наш организм, наносят вред здоровью. Много лет ученые бились над безопасной переработкой, искали пути решения, пока, наконец, сама природа не подсказала выход – есть живые организмы, которые согласны есть пластик и, возможно, дать шанс нашей планете.

Итак, зачем было затрачено так много денег на исследования, зачем активисты постоянно говорят о Большом Мусорном Острове в Тихом океане и почему нужно искать тех, кто ест пластик?

Почему кому-то надо есть пластик прямо сейчас?

Во-первых, 5,5 миллиардов тонн отходов в мировом океане и примерно 3 миллиарда тонн пластика на суше – это колоссальный урон всей экосистеме планеты, который наносится ежедневно. По сути, адекватные пути утилизации есть только в развитых странах, а там где у людей низкий уровень жизни – пластик отправляется в океан или на свалки, и как вы понимаете, повлиять на это весьма сложно, так как здесь начинается  большая политика и вмешательства в дела другого государства.

Во-вторых, пластик начинает попадать практически во все звенья пищевой цепочки. Более всего это наглядно на примере океана. Так пластик вызывает болезни у кораллов, микрочастицы кормят мелкий планктон, попадает в организм рыб, и совсем недавно был обнаружен в фекалиях тюленей. Пока не проводилось масштабных изучений по влиянию пластика на животных, однако, судя по негативному влиянию на человека, ничего хорошего микрочастицы пластика тюленям и рыбам не дают.

В-третьих, даже если сегодня власти стран и заморачиваются над проблемой утилизации пластика, то чаще всего это механический рециклинг: измельчение пластмассовых отходов в небольшие гранулы, которые потом можно использовать снова. При данном процессе отходы на этом этапе утилизируются в почву или тот же океан. Если же извлекать прибыль не требуется – применяется старое доброе сжигание с выбрасыванием частиц микропластика в воздух. Более дорогие способы с расщеплением при высокой температуре в присутствии метанола или этиленгликоля, или термическое разложение без доступа воздуха – слишком дорого и требует тщательной сортировки отходов, которым пока что может похвастаться только 4-5 стран.

Личинки и моль – их стоить любить или хотя бы уважать

Насекомые – самые живучие твари на планете. Взять хотя бы тараканов – их организм приспосабливается к любому яду, и вывести их под корень обычному обывателю зачастую очень трудно. Ученые взяли за основу их железобетонную пищеварительную систему и начали работать в этом направлении, пока не обнаружили, что личинки большого мучного хрущака отлично едят пластик. Исследователи из Китая и США начали скармливать личинкам пенополистирол – самый популярный тип пенопласта. Почему именно его? Этот материал устойчив к любому биорасщеплению, как считалось ранее, и его утилизация особенно затратна и сложна.

Так вот, одна группа червей сидела на пластиковой диете, а вторая ела отруби. Результат был хорошим – пенопласт никак не повредил здоровью червей они были такими же, как и черви второй группы. Их пищеварительная система превратила половину съеденного в углекислый газ, а вторая вышла с фекалиями в виде звеньев-мономеров в отличие от исходных полимеров. Далее этих червей скармливали белоногой креветке, и та тоже отлично себя чувствовала – следов пластика обнаружено не было. В итоге, в день сотня личинок уничтожала до 40 миллиграммов пенопласта, а впоследствии успешно превращались в жуков без особых отклонений.

Еще одна команда пожирателей пластика была обнаружена Федерикой Берточчини и ее командой ученых. На досуге Федерика разводила пчел в качестве хобби, и очищала ульи от вредителей, в том числе от личинок большой восковой моли Galleria mellonella, так как они нагло жрут все продукты пчеловодства, поселившись в улье. Собрав вредителей в пластиковый пакет, госпожа Берточчини через некоторое время обнаружила, что тот проеден насквозь.

Те же условия были смоделированы в лаборатории – и 100 личинок съели 90 миллиграмм полиэтилена за 12 часов, что превысило показатели вышеупомянутых личинок мучных хрущаков в два раза. Успех на сегодня принят научным сообществом с некоторыми оговорками – пока непонятно, уничтожают ли пластик личинки моли или просто мелко измельчают.

Личинок растерли в пасту, оставив их пищеварительные ферменты, которые могли бы измельчать пластик, и обработали им полиэтилен – результаты были скромнее, однако 13 % удалось растворить полностью. Сегодня решается задача, как выделить и искусственно синтезировать ферменты, которые находятся в кишечнике личинки, так как именно они, по мнению ученых, главное звено в расщеплении. 

Грибы и бактерии. Почему самые маленькие способны сделать больше всех?

Сравнительно недавно, в 2017 году были обнаружен грибок, способный разрушать полиуретан. Это не пластик, однако, его утилизации также важна, так как мусор из полиуретана, те же автомобильные шины – чрезвычайно токсичные и весьма долго разлагаются. Ученые нашли родственника грибка черной плесени Aspergillus niger - Aspergillus tubingensis, который показал отличные результаты, как в лабораториях, так и в естественных условиях. Этот грибок действительно разрушает химические связи полиуретана и помогает его безопасно утилизировать. 

Кстати, это совместное исследование ученых Пакистана и Китая было прекрасно подхвачено в Индонезии. Там взяли еще одного прекрасного представителя Aspergillus  - грибок Aspergillus nomius, добавили к нему в помощь Trichoderma viride и смогли уничтожить низкоплотный полиэтилен – составляющую пластиковых пакетов. Главный минус – очень медленные темпы и показатели: грибок ест далеко не все образцы, примерно 5-7% из представленных и собранных по всему миру. Возможно, темпы можно ускорить созданием определенной благоприятной среды, или, по крайней мере, заставить производить пластиковые изделия, которые являются аппетитными для грибка.

Японские ученые биологи искать червей или грибы не стали, а сделали неплохой вывод, который напрашивается сам собой: по сути, перерабатывают пластик не конкретные представители земной фауны, а их кишечники, а точнее население этих кишечников - микрофлора, а значит нужно искать подходящие штаммы бактерий.

В 2016 году был найден штамм бактерии Ideonella sakaiensis  неподалеку от завода по переработки бутылок из ПЭТ (полиэтилентерефталата), которые успешно кушали остатки отходов утилизации, выделяя особые ферменты, позволяющие разложить обычную пластиковую бутылку на два составляющих – спирт этиленгликоль и терефталевую кислоту. Несмотря на то, что ПЭТаза-фермент работает эффективно, он очень медленный – тонкую пластиковую пленку  колония бактерий разлагает за шесть недель при создании оптимальной среды и температуры в 29 градусов Цельсия, а как вы понимаете, такие условия есть далеко не по всему земному шару.

Что дальше?

В итоге имеем следующее: есть группа живых существ и микроорганизмов, которые едят пластик с остатком и медленно, или переработка пластика с большим остатком в виде микрогранул, причем последнее – гораздо более вероятный исход событий, по крайней мере, в ближайшие 5-10 лет, пока ученые будут искать новых пожирателей или усовершенствовать благоприятную среду/выводить генетически усовершенствованные виды /выделять ферменты и усиливать их.

Если быть реалистами и принять то, что микрогранулы – меньшее зло, тогда надо увеличивать жизненный цикл уже существующего пластика. Например – измельчать ПЭТ бутылки в мелкий пластик, который становится сырьем для ткани или новых бутылок. Микрогранулы нашли применение в дорожном строительстве. За основу можно взять опыт фирм из Нидерландов и особенно Индии, где уже построено 35 тысяч километров дорог из переработанного пластика. Инженеры заменяют часть битума, который вместе со смесью песка и гравия является основой для дорожного полотна – жидкими расплавленными гранулами, которые не только делают дороги прочнее и долговечнее, но и удешевляют стоимость одного километра примерно на 8-10%. Кроме того, дороги из пластика повышают градус плавления асфальта с 50 до 60 градусов по Цельсию, что является еще одним плюсом.

Понятно, что потребуется еще немало лет, научных изысканий и опытов, чтобы найти реальное противоядие против пластика. Однако уменьшать потребление пластика в быту и сортировать отходы мы может начать уже сегодня.