Большинства людей, даже не ведущих в вопросах экологии, хотя бы раз слышало о проблемах обилия и утилизации пластика.
На самом деле, этот материал не так плох, как о нём говорят. Его экологические издержки, то есть затраты на поддержание и восстановление природно-ресурсного потенциала, в четыре раза ниже, чем у металла, картона или бумаги. Грубо говоря, проблема заключается не столько в самом использовании материала, сколько в том, что происходит с ним после.
Для пластиковых отходов после "смерти" есть несколько возможных сценариев. Самый очевидный из них — это переработка. Для рециклинга полимеров требуется в 10 раз меньше энергии, чем для создания новых. К тому же, количество циклов переработки неограниченно, что делает этот материал невероятно экономичным. И всё было бы замечательно, если бы система раздельного сбора пластика и отправки его на перерабатывающие заводы была хорошо отлажена во всех странах.
На деле же она развита очень неоднородно. Активнее всего переработка мусора, в том числе и полимеров, ведётся в в Северной Корее (49% от числа общих отходов), Сингапуре (47%) и Гонконге (45%).
По данным на 2017 год в России на специализированные заводы отправляется лишь 10-12% от общего количества полимерных отходов. Остальные тонны мусора десятилетиями разлагаются на свалках и полигонах, загрязняя окружающую среду.
Однако переработка пластиковых отходов не панацея. Для её функционирования необходимо создание обширной системы сортировки и строительство специализированных предприятий. К тому же, она не решает вопрос мусора, уже хранящегося на свалках. Поэтому учёные давно мечтают найти способ быстро и окончательно разлагать пластик. В своих исследованиях они обратились к живой природе, которая вынуждена своими силами справляться с его загрязнением. И это привело к потрясающим открытиям.
В 2016 году японские учёные во главе с Кохэем Одой обнаружили Ideonella sakaiensis 201-F6. Эти почвенные бактерии проживали на свалке, где эволюционировали и стали разлагать пластик для пропитания. Микробиологам удалось обнаружить 2 фермента, отвечающих за процесс разрушения полимеров и определить их состав.
Кроме этих микроорганизмов существует ещё ряд существ, способных питаться пластиком без вреда для собственной жизни. Среди них бактерия Biocellection, созданная учёными Мирандой Вэнг и Джинни Яо, личинки мучного хрущака Tenebrio molitor, плесневые грибы Aspergillus tubingensis и некоторые другие. И тут встаёт закономерный вопрос: Раз есть столько организмов, которые могут переваривать пластик, почему они до сих пор не используются в промышленных масштабах? Ведь подобная технология смогла бы решить проблему и плавучих островов, и закопанных в землю отходов, и загрязнения вод мирового океана микрочастицами.
К сожалению, пока это невозможно.
Во-первых, скорость разложения полимеров всеми этими организмами крайне низка. Например, Ideonella sakaiensis превращает молекулы пластика в воду и углекислый газ со скоростью 0,13 мг в день c 1 см^2, колония из 100 личинок мучного хрущака за сутки съедает 40 мг пенополистирола, а плесневые грибы за 9 лет эксперимента снизили прочность полиэтиленового пакета на 66%. В связи с этим учёные работают над ускорением процессов распада полимеров.
Во-вторых, химикам пока не удалось синтезировать ферменты, производимые бактериями. Несмотря на то, что состав веществ был установлен, создание искусственной субстанции, выполняющее функции её биологических исходников пока недоступно.
Кроме того, когда все эти недостатки удастся нивелировать, перед учёными встанет вопрос: Как контролировать колонии мельчайших существ, способных уничтожать пластик? Ведь из этого материала сделано огромное количество незаменимых вещей: от шариковой ручки до проводов на борту ракеты. Будет неприятно, если наши собственные изобретения обернут прогресс вспять.
Однако нам ещё только предстоит узнать, к чему приведут все эти открытия: к решению проблем "пластмассового мира" или восстанию плесневых грибов — покажет лишь время.
Источники:
Автор: Александра Зяблицева, Журфак МГУ