Бактерии научились синтезировать пластик из рыбных отходов

Сибирские ученые предлагают использовать отходы рыбной промышленности в качестве питательного субстрата для бактерий, которые синтезируют биоразлагаемые полимеры. Они не будут загрязнять окружающую среду, но при этом обладают всеми свойствами привычного нам нефтяного пластика. Результаты исследования опубликованы в серии статей, последняя в журнале MolecularSciences.

«Мировое производство синтетических пластмасс выросло почти до 400 миллионов тонн в год. Ожидается, что к 2050 году эта цифра достигнет одного миллиарда тонн в год. Накопление пластиковых отходов создает глобальную экологическую проблему. Одно из возможных решений связано с их обязательной переработкой. Второй путь — постепенный переход к новому поколению разрушаемых полимерных материалов, среди которых особое место занимают полигидроксиалканоаты», — рассказал старший научный сотрудник Института биофизики ФИЦ КНЦ СО РАН кандидат технических наук Евгений Геннадьевич Киселев.

Полигидроксиалканоаты (ПГА) — биоразлагаемые термопластичные полимеры. Их синтезируют некоторые микроорганизмы для запасания энергии и защиты от неблагоприятных условий. Полигидроксиалканоаты обладают теми же свойствами, что и обычный пластик, но при этом быстро разлагаются в природных условиях. Эти свойства делают ПГА одним из наиболее перспективных материалов и кандидатом на постепенную замену синтетических пластиков нефтяного происхождения. Сырьем для синтеза ПГА могут служить различные субстраты, в том числе побочные продукты различных отраслей промышленности.

Ученые из Красноярского научного центра СО РАН предположили, что отходы рыбной промышленности могут быть использованы в качестве сырья для синтеза ПГА-полимеров. Специалисты применили их для бактерий Cupriavidusnecator и исследовали три типа жировых побочных продуктов производства: отходы свежей балтийской кильки, свежей атлантической скумбрии консервного производства и остатки шпротного производства кильки после копчения.

Все три источника оказались пригодными для выращивания этой бактериальной культуры. Лучше всего бактерии росли на масле, выделенном из копченой кильки. Наименьший выход был получен при использовании свежей кильки. Ученые связали эту разницу с особенностями жирнокислотного состава сырья. За двое суток бактерии переработали в полимер почти 60 % субстрата, а за трое суток — 70 %. В результате из отходов свежей кильки и скумбрии был синтезирован гомополимер. Из сырья копченых килек ученые получили более технологичный трехкомпонентный сополимер. Он состоит из трех основных частей: мономеров 3-гидроксибутирата, а также небольшого количества 3-гидроксивалерата и 3-гидроксигексаноата.

Важными характеристиками полимеров, определяющими возможность использования материала, являются температурные свойства и степени кристаллизации. Поэтому ученые оценили свойства разлагаемых полигидроксиалканоатов, синтезированных из отходов рыбьего жира. Образцы имели сходные характеристики: степень кристалличности структуры была от 66 до 71 %. Температура плавления оказалась пониженной по сравнению с полимерами, синтезированными на сахарных подложках, и составила от 158 до 165°C. «Полученные результаты демонстрируют, что исследованные жиросодержащие отходы, полученные из остатков кильки и скумбрии, перспективны в качестве доступных и возобновляемых углеродных субстратов для биосинтеза биоразлагаемого пластика», — заключил Евгений Киселев. Такой подход позволит снизить стоимость полимера, сделать процесс его получения более экологичным за счет использования возобновляемого сырья и решить проблему утилизации большого количества непереработанных рыбных отходов.

Проведенные эксперименты позволили красноярским ученым совместно с коллегами из Калининградского государственного технического университета выиграть интеграционный грант Российского научного фонда (проект № 23-64-10007) по исследованию переработки рыбных отходов в ценные продукты биотехнологии.

Источник:https://www.sbras.info/news/bakterii-nauchilis-sintezirovat-plastik-iz-rybnykh-otkhodov