Бактерии, насекомые и грибы, которые с удовольствием пожирают пластик

Ученые находят все больше бактерий, микроорганизмов и насекомых, которые способны без вреда для себя поедать пластик, перерабатывая его или значительно ускоряя утилизацию.


Почвенная бактерия Ideonella Sakaiensis

Бактерии, насекомые и грибы, которые с удовольствием пожирают пластик Экология, Переработка мусора, Пластик, Химия, Биология, Ученые, Наука, Открытие, Длиннопост

Впервые эта бактерия была обнаружена в Японии в 2016 году. Нашли ее на свалке, где почвенная бактерия эволюционировала и начала пожирать полимеры, в том числе термопластик полиэтилентерефталат, который применяется при изготовлении пластиковых бутылок.


Ideonella sakaiensis превращает молекулы пластика в воду и углекислый газ, разлагая цепочки PET на одиночные звенья и поедая их. Ученые проанализировали структуру ДНК бактерии и выяснили, что за уничтожение пластика отвечают всего два фермента. Первый разлагает длинные звенья полимера на мономолекулы этиленгликоля и терефталевой кислоты. Второй разлагает монозвенья на этиленгликоль и терефталевую кислоту, которые затем используются бактерией в жизнедеятельности. Процесс разложения пластика пока идет достаточно медленно: со скоростью всего 0,13 мг в день c 1 кв. см.


Ученые уверены, что добавление колоний Ideonella sakaiensis на свалки и мусорные полигоны может заметно ускорить уничтожение полимеров. Кроме того, ученые предполагают, что для переработки и уничтожения пластика можно использовать и синтетические версии ферментов, разработку и модификацию которых ведут сегодня – уже определен состав фермента бактерии для воссоздания похожей субстанции.


Бактерия Biocellection


Пока это безымянная бактерия, которую создали ученые Миранда Вэнг и Джинни Яо.

Бактерии, насекомые и грибы, которые с удовольствием пожирают пластик Экология, Переработка мусора, Пластик, Химия, Биология, Ученые, Наука, Открытие, Длиннопост

Бактерия способна разлагать пластик на более простые полимеры и углекислый газ. Сегодня исследователи добились готовности технологии к промышленному использованию, но вопрос скорости переработки пока не решен: предположительно 1 цикл займет всего 1 сутки.


По плану ученых, одно из возможных применений – это плавучий «реактор», который будет собирать пластик в океане и перерабатывать его во внутренней емкости. «Съеденные» полимеры частично будут использоваться бактериями для питания и частично – в повторном производстве пластика или топлива.


Мучной хрущак Tenebrio molitor

Бактерии, насекомые и грибы, которые с удовольствием пожирают пластик Экология, Переработка мусора, Пластик, Химия, Биология, Ученые, Наука, Открытие, Длиннопост

Способность личинок поедать пластик без вреда для себя обнаружилась случайно. Их просто забыли покормить, и насекомые принялись поедать собственные кормушки, по стечению обстоятельств выполненные из пенопласта.


При отсутствии другой пищи личинки большого мучного хрущака способны поедать все, в том числе пенопласт. В желудочно-кишечном тракте червя полимер превращается в биодеградируемые соединения с выделением углекислого газа. Органические соединения позднее использовались в качестве грунта, в котором выращивались растения. Исследователи предполагают, что способность переваривать пластик во многом существует из-за симбиотов – бактерий, живущих в кишечнике личинок, их действие еще предстоит выяснить. За сутки «отряд» из 100 личинок съедает 40 мг пенополистирола.


Ученые выяснили, что эти личинки, как и контрольная группа, содержащаяся на обычном рационе, окукливаются, а из куколок выходят здоровые имаго. Это означает, что, возможно, разложение пластиков не наносит вреда жизнедеятельности организма и может применяться без вреда для популяции.


Восковая огневка Galleria mellonella

Бактерии, насекомые и грибы, которые с удовольствием пожирают пластик Экология, Переработка мусора, Пластик, Химия, Биология, Ученые, Наука, Открытие, Длиннопост

Изначально этот вид бабочек был известен как вредители: они поедают воск и способны нанести большой вред ульям. Ученые выделили фермент, который участвует в переваривании пищи, и нанесли его на полиэтилен – материал начал разрушаться, превращаясь в этиленгликоль.


Восковые огневки способны измельчать, а затем переваривать полиэтилен, выделяя биоразлагаемые фрагменты. Причем в данном случае переваривание пластика идет благодаря собственным ферментам гусениц. Установлено, что за 12 часов гусеницы «перерабатывают» примерно 92 мг полиэтилена.


Как отмечают исследователи, скорость переваривания впечатляет, ведь бактериям, у которых ранее нашли способность к разрушению полиэтилена, на это требуются недели или месяцы. Это свойство может быть использовано при совершенствовании технологий биоразложения.


Плесневые грибы Aspergillus tubingensis

Бактерии, насекомые и грибы, которые с удовольствием пожирают пластик Экология, Переработка мусора, Пластик, Химия, Биология, Ученые, Наука, Открытие, Длиннопост

Российские ученые обнаружили эти микроорганизмы в лабораторных условиях. Автором проекта стала аспирант кафедры прикладной биологии и микробиологии астраханского университета Анна Каширская. Исследование под названием «Биологическое разложение полиуретана с помощью Aspergillus tubingensis» было проведено также учеными из международного исследовательского центра World Agroforestry Centre (базируется в Кении) и Куньминского ботанического института (входит в состав Китайской академии наук).


При взаимодействии с пластиком грибы выделяют ферменты, которые разрушают химические связи в полимерах. Источником питания для них служит полиэтилен. В ходе российского эксперимента после девяти лет нахождения в растворе дистиллированной воды, в которую опустили небольшое количество земли и неорганические соли, прочность полиэтиленового пакета снизилась на 66%.


По мнению ученых, открытые микроорганизмы позволят ускорить процесс разложения полиэтилена в несколько десятков раз, что улучшит экологическую ситуацию на планете.


Грибы Pestalotiopsis microspora

Бактерии, насекомые и грибы, которые с удовольствием пожирают пластик Экология, Переработка мусора, Пластик, Химия, Биология, Ученые, Наука, Открытие, Длиннопост

Группа студентов отделения молекулярной биофизики и биохимии Йельского университета во время экспедиции в дождевые леса Эквадора обнаружила прежде неизвестный вид грибов, который питается полиуретанами.


Из найденных микроорганизмов был выделен фермент, который позволяет им разрушать полиуретаны в бескислородных условиях.


Грибы Pestalotiopsis microspora – единственный на сегодняшний день известный микроорганизм, который может выжить, питаясь только полиуретанами, в среде с очень маленьким количеством кислорода. Это означает, что эти грибы можно помещать на дно мусорных свалок для ускорения разложения отходов.