Исследователи Красноярского научного центра СО РАН и Сибирского федерального университета способ синтезировать биоразлагаемый пластик с разнообразными характеристиками. Для этого ученые использовали бактерии и свекольную патоку, которая остается после производства сахара.
В итоге ученые получили безопасные для природы естественные полимеры, которые способны быстро и нетоксично разлагаться. Однако производить их до сих пор было дорого и технически сложно. Чтобы такой материал со временем вытеснил с рынка обычный пластик, требуется поиск более доступных и возобновляемых ресурсов.
Команда российских специалистов смогла оптимизировать процесс с помощью патоки сахарной свеклы в качестве питательной среды для роста бактерий, которые синтезируют естественные полимеры гидроксиалкановых кислот (ПГА).
«Такие ПГА обладают биоразлагаемостью и высокой биосовместимостью, что выводит их в разряд перспективных материалов XXI века и позволяет рассматривать их в качестве конкурента известным биоразлагаемым пластикам: полилактидам и полигликолидам. Их можно использовать в различных областях от коммунального и сельского хозяйства до фармакологии и биомедицины».
Штамм микроорганизмов Cupriavidus necator пригодился благодаря своей неприхотливости — эти бактерии могут расти на доступных людям субстратах и создавать ПГА с разным химическим составом.
Авторам пришлось все же немного угодить бактериям и скорректировать химический состав субстрата из свеклы. Дело в том, что этот «штамм-сладкоежка» способен питаться только фруктозой и глюкозой, а патока — это в первую очередь дисахарид сахарозы.
Поэтому ее с помощью гидролиза превратили в моносахариды, доступные клеткам. А затем разбавили водой и обработали перекисью водорода, чтобы минимизировать вредные для бактерий примеси: азот, кальций, железо, кремний и другие.
Бактерии подпитывали глюкозой на субстрате сахарной свеклы и фосфоросодержащим веществом для продуктивного роста. Таким образом ученым удалось превратить 77–80% исходной биомассы в естественный полимер. Это уже очень большая эффективность для такого недорогого источника, как отходы сахарной промышленности.
А состав будущих биополимеров можно будет улучшать с помощью добавок, в пресс-службе Красноярского научного центра СО РАН.
