Некоторые виды микроорганизмов способны своими ферментами расщеплять химические связи термопластических полимеров. Прежде чем познакомиться с героями 21 века, разберемся в видах пластика. Мы остановимся на тех, которые получили широкую популярность в повседневной жизни. Пластмассы можно разделить на 3 группы: термопласты, эластомеры и дюропласты. Эластомеры имеют высокую эластичность при различных температурах (резина, каучуки), в то время как дюропласты, наоборот, нечувствительны к тепловому воздействию (например, полиуретан).

Пластиковые войны
Наиболее распространенными являются, конечно, термопласты: эти материалы несколько похожи на пластилин. Когда его держишь в теплых руках, он становится мягким и легко поддается деформации, а когда застывает — становится твердым. Однако его можно снова в любой момент согреть и сформировать новую фигуру. Подобный принцип действует и с термопластическими полимерами, в своей структуре они имеют внутримолекулярные химические связи, которые под действием высоких температур ослабевают (пластик становится жидким); в зависимости от технологии этой жидкости придают определенную форму (например, изготавливают пакеты путем экструзии), охлаждая ее. К термопластам относятся полиэтилен и его разновидности (полиэтилен низкой и высокой плотности — HDPE и LDPE соответственно), полиэтилентерефталат, полипропилен, полистирол, поливинилхлорид, и т.д. Для переработки пластика используется специальное оборудование. Приобретая термопластавтомат бу можно и съэкономить на покупке оборудования, и заработать себе, и помочь окружающей среде.

Пластиковые войны
Химическая основа
Начнем с полиэтилена: это полимер класса олефинов — то есть он получается путем полимеризации этилена в присутствии катализатора (в зависимости от вида полиэтилена). Полиэтилентерефталат — это полиэфир, полученный путем конденсации терефталевой кислоты и этиленгликоля. Полипропилен (как вы уже могли догадаться) — продукт полимеризации пропилена, полистирол — полимеризации стирена (или винилбензола), поливинилхлорид — полимеризации хлорвинила.

Пластиковые войны
В поисках пластика
Предлагаю сделать воображаемую «пластиковую экспедицию» и, наконец, изучить врагов более детально. В поисках полиэтилена низкой плотности присмотритесь на «одноразовые» прозрачные пакеты, а для поиска полиэтилена высокой плотности -— на брендированные непрозрачные пакеты. Из полиэтилентерефталата (PET) часто изготавливают бутылки для напитков, из полипропилена (РР) — упаковочные пленки из полистирола (PS) получается великолепный пенопласт, а из поливинилхлорида (PVC) — трубы и линолеум.

Знакомьтесь с героями
Из всех природных экосистем ученые выделили ряд организмов, которые способны переваривать пластик (конечно, это бактерии и грибы). Сейчас такой способностью могут похвастаться некоторые бактерии из рода Thermobifida, Thermomonospora, Ideonella, Arthrobacter, Pseudomonas, и т,д.

Деградация полиэтилентерефталата
Что будет, если «скормить» пластиковую бутылку из-под воды Ideonella sakaiensis? Во-первых, ПЭТ превратится в моно-(2-гидроксиэтил) терефталат из-за действия ПЭТ-азы (фермент, который гидролизует связи в молекуле ПЭТ). Во-вторых, фермент МГЕТ-аза гидролизует моно-(2-гидроксиетил) терефталат до терефталевой кислоты и этилен гликоля. Подобным образом разлагать ПЭТ умеют бактерии Thermobifida alba, Thermobifida fusca, Thermomonospora curvata.

Пластиковые войны
Но пока рано радоваться
К сожалению, полипропилен, как и поливинилхлорид очень плохо разлагается ферментами микроорганизмов. Конечно, есть исследования, результаты которых говорят о том, что это не так, ведь масса полимера после эксперимента стала меньше. Но кто говорил о том, что бактерии разложили именно полимер, а не дополнительные компоненты в его составе? Поэтому некоторые исследователи считают, что ферменты, способные разрушать эти полимеры, еще не найдены. Однако, на полистирол пока есть надежды — вспомните времена, когда Tenebrio molitor (он же мучной хрущак) стал надеждой на спасение человечества от пластиковой катастрофы. Будем благодарить не его, а бактерии в его кишечнике. Так так, всем снова заправляют бактерии.

Кто питается полиэтиленом?
Если коротко: претендентов много. Почему? Потому что в сравнении с другими молекулами молекула полиэтилена это слишком простая еда. Потенциальными консьюмерами могут быть бактерии из рода Pseudomonas, Ralstonia, Staphylococcus, Bacillus, и т.д. В 2017 году весь мир облетела новость о личинках восковой моли, которые съели достаточно полиэтиленовых пакетов, чтобы стать известными. Но что происходит с самим полиэтиленом пока знает только сам полиэтилен. Поэтому, пока люди радуются дырочкам, которые сделали насекомые, ученые непрестанно ищут биохимические основы этого процесса.

Конец пластиковому нашествию?
Сейчас сложно дать однозначный ответ. То, что организмы-деструкторы найдены — факт. Однако, для понимания химических основ этого процесса и его коммерциализации (или его масштабизации) еще далеко. А пока мы следим за последними исследованиями и мечтаем о создании в мире завода по микробной переработке пластика.