​В России нашли способ вдвое удешевить изготовление экологичного биоразлагаемого пластика с помощью специально выведенных бактерий. Вещество способно разлагаться в природной среде на углекислый газ и воду в течение года. При запуске масштабного производства можно будет в короткие сроки разгрузить переполненные полимерными отходами свалки, частично отказаться от строительства дорогостоящих мусоросжигательных заводов и запуска перерабатывающих предприятий. Синтезированные микроорганизмами материалы также можно использовать в медицине и других областях.

Бактерия-производитель

Ученые получают полимер с помощью бактерий, которые, питаясь различными субстратами (например, раствором сахара или глицерином), растут и синтезируют ценные соединения, включая биопластики. Микроорганизмы используют эти вещества в качестве строительного материала для синтеза необходимых им клеточных компонентов. В их числе можно выделить внутриклеточные запасы полимеров монокарбоновых кислот, представляющих собой разрушаемые полимеры. Одно из достоинств таких веществ — возможность изменения их свойств, которое осуществляют добавлением новых компонентов в исходный субстрат. По словам ученых, в результате данного процесса у бактерий изменяется обмен веществ, что приводит к получению материала с новыми характеристиками.

— Процесс биосинтеза выглядит следующим образом. Сначала ученые помещают несколько колоний культуры Cupriavidus eutrophus B-10646 в среду нового состава с небольшой концентрацией добавки (в её качестве может выступать одна из органических кислот), и отбирают те, которые оказались наиболее устойчивы к вновь созданным условиям, — рассказала старший научный сотрудник Института Биофизики СО РАН, доцент Сибирского федерального университета Наталья Жила. — В дальнейшем насыщенность субстрата увеличивают и повторяют отбор микроорганизмов до тех пор, пока через несколько десятков поколений не удается получить штаммы, способные расти в новых условиях.

По словам эксперта, использованные микроорганизмы отличаются повышенной производительностью.

— От 100 г бактерий, распределенных в литре жидкости (например, в субстрате на основе глицерина), мы можем получать до 80 г полимера каждые 60 часов, что значительно, практически вдвое, превышает результаты зарубежных коллег, — подчеркнула Наталья Жила.

Упаковка исчезает

Имеющаяся у ученых коллекция микроорганизмов позволяет синтезировать несколько пластиков, отличающихся по свойствам и пригодных для различных сфер применения. В частности, бактерии можно использовать для создания полимерной упаковки, которая в отличие от ее нефтехимических аналогов будет быстро разлагаться в естественной среде.

— При контакте с природными бактериями-разрушителями наш полимер разлагается на воду и углекислый газ. Причем его долговечность и свойства (например, пластичность) можно регулировать путем внедрения специальных добавок-пластификаторов в исходный субстрат, — пояснила Наталья Жила.

По словам ученых, при внедрении новой упаковки можно будет решить такие проблемы как переполненность свалок пластиковым мусором. Также отпадет необходимость в строительстве дорогостоящих мусоросжигательных производств и запуска перерабатывающих предприятий.

— На сегодняшнем этапе биоразлагаемый пакет из нашего полимера будет стоить порядка 140 рублей, что дороже аналогов из бумаги и стандартного полиэтилена, — отметила доцент базовой кафедры «Биотехнологии» Сибирского федерального университета (вуз-участник проекта «5-100») Анна Шумилова. — Однако цену можно снизить при создании масштабных производств и их размещении вблизи предприятий пищевой промышленности, отходы которых должны стать наиболее доступными субстратами для культивирования бактерий.

В порядке совместимости

Также новый пластик планируют использовать в медицине — в частности, из него можно делать перевязочные материалы, шовные нити и костные протезы, обладающие высокой биосовместимостью.

— Использование изделий из биоразлагаемого полимера снизит риск отторжения и повысит качество лечения, — сообщила Анна Шумилова. — Кроме того, материал позволит устранить необходимость в повторных вмешательствах, поскольку он способен рассасываться в организме.

По словам эксперта, в настоящее время стоимость 1 г медицинской разновидности пластика составляет около 2 тыс. рублей. Но после запуска производства цену планируется снизить до 300 рублей, что позволит новым изделиям конкурировать с аналогами на рынке.

Однако некоторые эксперты всё же сомневаются в возможности быстрого перехода к использованию таких полимеров.

— Биоразлагаемые пластики действительно целесообразно использовать в медицине, поскольку они не вызывают аллергии и полностью совместимы с организмом человека, — отметила старший научный сотрудник лаборатории «Перспективные композиционные материалы и технологии» РЭУ им. Г.В. Плеханова Елена Масталыгина. — Однако для широкомасштабного производства упаковки (а ее необходимо выпускать тоннами), на мой взгляд, не будет хватать даже улучшенной производительности бактерий.

Согласно мнению ученых, в результате проведенной работы себестоимость биоразлагаемых пластиков может снизиться в несколько раз, что должно расширить их использование в различных областях.

Александр Буланов

Источники

А был ли пластик
Известия, 20/08/2019
Созданные в России биоразлагаемые полимеры станут вдвое дешевле
НИА Хакасия (19rus.ru), 20/08/2019
В России нашли способ удешевить производство разлагаемого пластика
SakhaNews (1sn.ru), 20/08/2019
А был ли пластик: биоразлагаемые полимеры станут вдвое дешевле
The world news (theworldnews.net), 20/08/2019
А был ли пластик: биоразлагаемые полимеры станут вдвое дешевле
Известия (iz.ru), 20/08/2019
Российские ученые придумали, как удешевить производство разлагаемого пластика
РИА ФАН (riafan.ru), 19/08/2019
Российские ученые придумали, как удешевить производство разлагаемого пластика
Новости России и мира (z1v.ru), 19/08/2019
В России нашли способ удешивить производство разлагаемого пластика
The world news (theworldnews.net), 19/08/2019
В России нашли способ удешивить производство разлагаемого пластика
Известия (iz.ru), 19/08/2019
В России нашли способ удешивить производство разлагаемого пластика
Seldon.News (news.myseldon.com), 19/08/2019
Импортозамещающие бактерии станут панацеей от мусорной проблемы
ПластЭксперт (e-plastic.ru), 20/08/2019
Ученые нашли способ удешевить экологичный пластик
Лица (lizagubernii.ru), 20/08/2019
В России нашли способ удешивить производство разлагаемого пластика
Наш Брянск.ру (news.nashbryansk.ru), 20/08/2019
Российские ученые нашли способ удешевить производство разлагаемого пластика
ИА Крыминформ (c-inform.info), 20/08/2019
Ученые нашли способ удешевить экологичный пластик
ИА Взгляд-инфо, 20/08/2019
В России ищут способ удешевить изготовление биоразлагаемого пластика
Сергиевские куранты (s-kuranty.ru), 20/08/2019
В России ищут способ удешевить изготовление биоразлагаемого пластика
Seldon.News (news.myseldon.com), 20/08/2019
Биоразлагаемый пластик - зло? Почему, объяснил эксперт
Nasledie.ru, 20/08/2019
Биоразлагаемый пластик - зло? Почему, объяснил эксперт
Голоса городов (golosagorodov.info), 20/08/2019
Изменить с умом: зачем ученым соединять несоединимое - новости на сегодня 21.08.2019
News2world.net, 21/08/2019
Инженер-физик: Биоразлагаемый пластик - зло
Владивосток.онлайн, 21/08/2019
Инженер-физик: Биоразлагаемый пластик - зло
Seldon.News (news.myseldon.com), 21/08/2019
Инженер-физик: Биоразлагаемый пластик - зло
ИА Приморье 24 (primorye24.ru), 21/08/2019
Биоразлагаемый пластик - зло?
Территория Самара (areasam.ru), 21/08/2019
Инженер-физик: Биоразлагаемый пластик - зло
Новости Владивостока (vladivostok-news.net), 21/08/2019
Инженер-физик: Биоразлагаемый пластик - зло
Vladnews (vladnews.ru), 21/08/2019
Гибридное будущее: зачем ученым соединять несоединимое - новости на сегодня 21.08.2019
News2world.net, 21/08/2019
Себестоимость биоразлагаемых полимеров может снизиться вдвое.
Advis.ru, 21/08/2019
А был ли пластик: биоразлагаемые полимеры станут вдвое дешевле
Полимерные материалы (polymerbranch.com), 21/08/2019
Пульс дня Томска
Честное слово (chslovo.com), 21/08/2019
Себестоимость биоразлагаемых полимеров может снизиться вдвое
Plastinfo (plastinfo.ru), 21/08/2019
Изменить со вкусом: зачем ученым соединять несоединимое
Служба новостей ТПУ (news.tpu.ru), 22/08/2019
Красноярские ученые озвучили стоимость биоразлагающихся пакетов
Seldon.News (news.myseldon.com), 26/08/2019
Красноярские ученые озвучили стоимость биоразлагающихся пакетов
Сибирское агентство новостей (sibnovosti.ru), 26/08/2019

Похожие новости

  • 15/08/2017

    К чему ведет редактирование генома

    ​Недавно в журнале Nature была опубликована статья, рассказывающая об успешном исправлении мутации в ДНК человеческого зародыша при помощи геномного редактора CRISPR/Cas9. Возможность устранения ошибок в геноме ведет к абсолютно новой ситуации, которая разворачивается на наших глазах.
    1158
  • 23/08/2019

    Ученые разрабатывают светящиеся белки для поиска раковых клеток в организме

    ​Международная группа исследователей, в которую вошли представители Сибирского федерального университета (СФУ, Красноярск), разрабатывает специальные белки, способные в составе медицинских препаратов определять в организме раковые клетки и сигнализировать о них свечением под лучами ультрафиолетовой лампы или лазера.
    495
  • 26/01/2018

    Ученые установили, что раковые клетки можно удалять с помощью золотых наночастиц и тепла

    ​Российские и канадские ученые разработали способ адресного разрушения раковых клеток с помощью наночастиц золота и теплового воздействия. Доставку терапевтических наночастиц к опухоли осуществляют специальные молекулы.
    1255
  • 21/01/2019

    Ученые исследовали биологическую активность углеродных наноструктур

    ​​Ученые Института биофизики Сибирского отделения Российской академии наук и Сибирского федерального университета исследовали биологическую активность углеродных наноструктур искусственного и естественного происхождения.
    1055
  • 29/01/2019

    Выявлены ассоциации генов, связанных с адаптацией ладанной сосны к окружающей среде

    Биологи Сибирского федерального университета (СФУ) вместе с коллегами из США, Канады и Германии изучили генетическую основу устойчивости ладанной сосны к засухе. &13; Ладанная сосна - один из наиболее экономически значимых видов хвойных, ее древесину используют в разных областях промышленности.
    395
  • 03/07/2019

    Биолюминесцентные тесты откроют дорогу нанометериалам в медицину

    ​Ученые ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН» разработали новое перспективное применение биолюминесцентных биотестов: с их помощью можно исследовать свойства наноструктурных материалов. Используя методы, основанные на свечении морских бактерий и их ферментативных реакций, специалисты оценили и сравнили токсичность и антиоксидантную активность наночастиц — фуллеренолов, водорастворимых производных фуллеренов, и выяснили, что эти свойства зависят от количества кислородсодержащих заместителей на их поверхности.
    180
  • 14/12/2018

    Красноярские ученые оценили эффективность различных методик отбора образцов древесины для датировки

    ​Экологи из Сибирского федерального университета (СФУ) оценили эффективность различных методик отбора образцов древесины для датировки и изучения климата прошлого. Исследование поддержано грантами Российского научного фонда (1, 1).
    1087
  • 14/07/2017

    Ученые СФУ будут отслеживать изменения климата по кольцам тибетских деревьев

    ​Международная группа исследователей с участием российских ученых из Сибирского федерального университета (СФУ) разработала эффективный метод оценки влияния климатических изменений на развитие растений, основанный на математическом моделировании, сообщила пресс-служба СФУ.
    1077
  • 27/08/2019

    В Красноярске состоится Первая международная конференция «Аптамеры в России 2019»

    ​В Красноярске 27-29 августа на базе двух учреждений ФИЦ КНЦ СО РАН и КрасГМУ им. проф. В.Ф. Войно-Ясенецкого начнет работу первая Международная конференция, посвященная  актуальным вопросам селекции, изучения и применения синтетических аналогов антител – аптамеров, которые являются новыми и перспективными средствами диагностики и терапии заболеваний.
    149
  • 15/12/2017

    Академик Андрей Дегерменджи: жизнь в астероиде позволит снять целый комплекс проблем

    ​Андрей Георгиевич Дегерменджи - советский и российский ученый-биофизик, академик РАН (2011). Директор Института биофизики СО РАН с 1996 года - об исследованиях красноярских ученых  и системе жизнеобеспечения в экстремальных условиях .
    1032