Татьяна Соколова
Должны ли мы бороться с пластиком?
Что значит бороться? Во многих областях применение пластика необходимо.
Это значимая часть нашего быта, промышленности, современных технологий. Необходимо найти баланс между его производством и утилизацией. Вероятно, следует пересмотреть отношение к одноразовым предметам, таким как полиэтиленовые пакеты, и сократить их использование. Конечно, необходимы тщательный сбор пластиковых отходов и предотвращение их попадания в окружающую среду. Пластиковому загрязнению подвергается не только суша, но и Мировой океан, где бывшие рыболовные снасти и смытые с суши различные виды пластика образуют огромные скопления. Один из таких «островов», находящийся между Гавайями и Калифорнией, имеет площадь, в 4 раза превосходящую площадь Испании, – 1,6 млн кв. км. Надо что-то делать, ведь пластик и получающийся при его разрушении микропластик наносят вред животному миру.
Почему нельзя оставить пластик без утилизации или переработки на полигоне? Как он будет разлагаться в земле и сколько времени это займет?
Из одной пластиковой бутылки теоретически можно сделать другую. Но этот процесс вторичной переработки не бесконечен
Процесс естественного разложения пластика очень медленный, он занимает десятки и сотни лет, в зависимости от условий и типа материала. Если, например, бутылка из ПЭТФ (полиэтилентерефталата, термопластичного полимера) окажется в почве, то около 15 лет она будет оставаться практически неизменной. Постепенно под действием ультрафиолета, колебаний температуры, почвенных бактерий начнется разрушение материала, его дробление на множество мелких разрозненных фрагментов. Так получается микропластик.
Сейчас появляются данные, что пластик разлагается гораздо быстрее, чем было принято считать. Это так?
Мне кажется, так нельзя ставить вопрос. Непонятно, о каких значениях скорости разложения пластика и какого пластика мы говорим. Даже если пластик будет разлагаться от 100 до 10–15 лет, это никак не отменяет задачу его утилизации, ведь количество производимого пластика возрастает и измеряется сотнями миллионов тонн в год. Сам он никуда не денется, и мы должны что-то предпринимать.
Какой метод работы с пластиковыми отходами сегодня наиболее перспективен?
Существует несколько путей переработки пластиковых отходов, которые мы можем усовершенствовать. Это, например, вторичная переработка и термическая утилизация пластиков, не подлежащих переработке. Насколько мне известно, биотехнологической переработки пластиковых отходов пока не существует, но во всем мире ведется поиск микроорганизмов и ферментов, которые могли бы быть основой такой технологии.
Насколько «поедание» пластика – это перспективная технология?
«Поедание» имеет смысл, если пластик будет перевариваться полностью. Пока мы скорее можем говорить о том, что под действием бактерий и других микроорганизмов пластик становится более простым в утилизации. Они разлагают материал на составные компоненты, которые не превратятся в микропластик, и могут быть легко и достаточно быстро уничтожены или переработаны. Однако можно отметить и очень интересные перспективные открытия в этой области. Например, японскими учеными обнаружена бактерия Ideonella sakaiensis, которая выделяет два фермента, последовательно разлагающих полиэтилентерефталат, в результате чего происходит полное разложение до углекислого газа.
Разные микроорганизмы воздействуют на разные виды пластиков
Это единственная известная бактерия – пожиратель пластика?
Именно в такой форме – на сегодняшний день да. Но, во-первых, исследования в этом направлении начаты не более 15 лет назад, что не так много. Во-вторых, пластик пластику рознь, определенные микроорганизмы воздействуют на определенные виды пластиков. Такой полимер, имеющий широкое применение в медицине и производстве тканей, как поливиниловый спирт, полностью потребляется некоторыми микроорганизмами: бациллами, псевдомонадами, стрептомицетами, некоторыми грибами рода Penicillium. Другие микроорганизмы могут частично разрушать полиэтилен, ряд стрептомицетов обладает ферментами для разложения полиэтилентерефталата. Но пока эти процессы очень медленные. К сожалению, мы не можем сказать, что эти бактерии за сутки или хотя бы за месяц полностью уничтожат большое количество пластика. Однако если брать текущую ситуацию с пластиковыми отходами, то сокращение периода разложения даже до 2–3 лет станет огромным прорывом. Из-за того, что бактерии воздействуют на конкретный вид пластиков, метод биоразложения, скорее всего, потребует тщательного раздельного сбора сырья или составления специализированных искусственных сообществ микроорганизмов. На данный момент готовой технологии использования природных бактерий и ферментов для разложения пластика в мире нет.
Можно ли искусственно синтезировать нужный фермент или создать искусственную бактерию?
Это сложно. Ферментные системы неустойчивы и сложны в использовании. Создать искусственную бактерию не менее трудно. Проще генетически модифицировать уже существующие микроорганизмы, с тем чтобы они работали в нужном направлении, то есть быстрее поедали пластик.
Существуют ли проекты по биоразложению пластиков в России?
Сейчас идет работа в рамках совместного проекта России и Болгарии «Разложение отходов из пластика экстремофильными микроорганизмами». С нашей стороны им руководит заведующая кафедрой микробиологии Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова, член-корреспондент РАН Елизавета Бонч-Осмоловская. Проект стартовал летом 2019 года, но уже можно говорить об определенных обнадеживающих результатах. Экстремофильный микроорганизм – это организм, способный жить в необычных условиях, при экстремально высоких или низких температурах, при высокой или низкой кислотности и так далее. Есть надежда, что именно среди таких организмов мы найдем активных агентов разложения пластиков. В таком случае воздействовать на материал будут сразу несколько разрушающих факторов: температурные условия, кислотность среды и сами микроорганизмы.
Бактерия Ideonella sakaiensis, которая выделяет два фермента, последовательно разлагающих полиэтилентерефталат, в результате чего происходит полное разложение до углекислого газа
Можно ли на данный момент говорить о промежуточных результатах?
Да, уже есть первые интересные наблюдения. В экспериментальных условиях ряд микроорганизмов продемонстрировал заметное разрушение пластика, уменьшение веса исходного материала. Также мы изучаем воздействие на пластик различных разрушающих ферментов и микроорганизмов, в условиях отсутствия кислорода и многие другие аспекты. Пока говорить о прорыве рано, но предварительные результаты внушают надежды.
Существует ли риск, что подобный эксперимент выйдет из-под контроля и мы получим прожорливую неуправляемую бактерию?
Когда-то я читала фантастический рассказ, в котором герои искали бактерию для разложения пластика. Эксперимент закончился успехом, люди создали всеядный микроорганизм, способный поедать буквально все. И совершенно случайно во время уборки в лаборатории часть колонии бактерий просто вылили в канализацию. И вот тут-то началось… А если вернуться к реальности, то нужно помнить, что биосфера, экологическое равновесие – очень тонкий и деликатный механизм, обращаться с которым нужно очень осторожно. Мы можем экспериментировать, синтезировать, модифицировать, но всегда нужно думать о жестком и многоплановом контроле.
Каковы перспективы технологий «поедания» пластика микроорганизмами?
Данное направление очень перспективно, как и в целом путь вторичной переработки и утилизации. С одной стороны, новая передовая технология может привести к удорожанию пластика, но с другой – главный вопрос: «Сколько и чем безопаснее платить?» Однако не исключено, что в перспективе бактерии и микроорганизмы смогут не только уничтожать пластик, но и перерабатывать его в вещества, ценные для химической и других отраслей промышленности, что сделает технологию выгодной для всех.
