Российские ученые удешевили производство разлагаемого биопластика

0

Биотехнологи из Сибири создали новую методику "выращивания" биопластиков, позволяющих использовать для их синтеза не дорогостоящие сахара, а относительно дешевый глицерин. Первые итоги ее применения были представлены в журналах Biomacromolecules и Applied Microbiology and Biotechnology.

«Мы разработали по-настоящему эффективную и относительно недорогую технологию создания биопластиков на новом субстрате. Она успешно масштабирована в условиях уникального для России опытного производства в университете. Мы превзошли результаты, ранее полученные на сахарах, и известные зарубежные решения», — заявила Татьяна Волова, профессор Сибирского федерального университета в Красноярске.

Помимо классических полимеров и пластмасс, состоящих из различных углеводородов и почти не разлагающихся при попадании в природу, ученые достаточно давно научились изготавливать так называемые биополимеры, используя продукты жизнедеятельности микробов.

Многие бактерии, к примеру, Azotobacter chroococcum, умеют запасать питательные вещества в виде так называемых полигидроксиалканоатов — бесконечных цепочек из сахаристых и жировых веществ. Эти соединения можно использовать в качестве биоразлагаемой замены пластика, а сами микробы в данном случае становятся "фабриками" для их производства.

Как правило, ученые получают подобные биополимеры, используя достаточно простую методику. Сначала микробы питаются одним "кормом" и активно размножаются, а затем ученые вводят в их питательную среду те вещества, из которых формируются полимеры, лишают их микроэлементов, необходимых для деления, и ждут, пока бактерии почти полностью не будут заполнены будущей разлагаемой пластмассой.

Подобный подход, как отмечает пресс-служба "Проекта 5-100", позволяет достаточно быстро получать большие количества биополимеров, однако у него есть один большой недостаток. Для их производства бактериям нужны достаточно дорогие сахара и жиры, из-за чего биоразлагаемые пластики сегодня применяются в основном в медицине и в дорогостоящих товарах.

Российские и зарубежные биотехнологи давно пытаются "отучить" микробов от подобной недешевой диеты и заставить их использовать более доступные виды сырья, к примеру, глицерин или другие отходы от производства биотоплива и прочей продукции растительного происхождения.

Бактерии, способные питаться этим спиртом, уже были открыты, однако первые опыты с ними показали, что качество производимого биопластика резко падает, если в глицерине содержатся определенные примеси, такие как соль, от которых достаточно сложно избавиться.

Волова и ее коллеги решили эту проблему, изучая то, как меняется поведение различных видов бактерии из рода Cupriavidus при добавлении в их среду обитания глицерина разной степени очистки. Эти микробы достаточно широко используются в производстве биопластиков и они отличаются высокой "всеядностью", что давно привлекает создателей альтернативных видов биопластика.

Эти опыты помогли ученым найти необычный штамм бактерии Cupriavidus eutrophus, чья "производительность труда" и качество производимого биополимера почти не менялись при использовании очищенного и загрязненного глицерина. В том случае, если его концентрация составляла примерно 80%, эти бактерии обгоняли "конкурентов" в полтора раза и в том, и в другом отношении.

Используя этот штамм микробов, российские ученые создали прототип биореактора и успешно синтезировали достаточно большие количества биоразлагаемых полимеров. Как надеются исследователи, их технология удешевит производство биопластика и сделает его доступным фактически для любой области промышленности.