Пластик – один из самых полезных и универсальных материалов в современном мире, однако он также едва ли не самый вредный с точки зрения экологии. Для решения этой проблемы учёные из Национальной лаборатории имени Лоуренса в Беркли разработали технологию создания перерабатываемого пластика. Она заставляет бактерии производить сырьё, из которого можно изготовить пластик, подлежащий не просто полной, но многоразовой переработке.
Всевозможные программы по сортировке и переработке пластмасс запускают и поддерживают преимущественно из добрейших намерений, однако истина такова, что большая часть пластиковых отходов попросту сжигается или оказывается на свалках. По данным Программы ООН по окружающей среде, ежегодно человечество производит около 400 млн тонн пластиковых отходов, и эта цифра продолжает расти. Учёные считают, что к 2050 году она достигнет 1 млрд тонн в год. Тем временем уже произведённый пластик перерабатывается исключительно медленными темпами: из 7 миллиардов тонн, произведённых за всю историю человечества, менее 10% удалось использовать вторично.
В 2019 году исследователи из Лаборатории Беркли разработали новый тип пластика PDK (полидикетоенамин), молекулярные связи которого можно легко нарушить для переработки и повторного использования без потери качества. Изначально учёные использовали для производства PDK всё те же дистилляты нефти, которые входят в состав обычного пластика. Однако в рамках нового исследования им удалось перейти на возобновляемый источник сырья.
В частности, исследователи модифицировали кишечную палочку E. coli таким образом, чтобы бактерия преобразовывала растительные сахара в молекулы bioTAL (лактона триуксусной кислоты). TAL в сочетании с другими веществами позволяет производить пластик PDK, который в текущей форме на 80% состоит из биологического сырья. Впрочем, учёные уже работают над тем, чтобы довести этот параметр до 100%. Конечный продукт, в зависимости от заданной ему молекулярной структуры, может быть пластичным, жёстким или даже клейким. Благодаря этому биопластик может быть не менее универсальным, чем менее экологичные пластмассы. Исследователи также отметили, что переход на биологическое сырьё сделал PDK более термостойким, чем его же версия из дистиллятов нефти: в новом виде он может сохранять целостность до температуры около 60 °C. Этот момент позволяет дополнительно расширить спектр применения материала.
Учёные заявили, что текущий вариант технологии производства PDK не является окончательным. Так, в ходе дальнейших экспериментов они рассчитывают расширить спектр растительных сахаров и прочих биологических материалов, которые бактерии смогут перерабатывать в сырьё, пригодное для дальнейшей обработки. Кроме того, эксперты надеются ускорить темпы, с которыми бактерии синтезируют bioTAL. Эксперименты показывают, что PDK-пластик является коммерчески конкурентоспособным при его производстве в промышленных масштабах. При этом процесс его производства сопровождается существенно меньшими объёмами выбросов парниковых газов. К тому же этот момент возможно дополнительно оптимизировать путём перевода производственных мощностей на возобновляемые источники энергии.