На решение проблемы планетарного значения нацелился научный коллектив НОЦ Института биохимии и физиологии микроорганизмов им. Г.К.Скрябина Российской академии наук (ИБФМ РАН). Ученые работают над созданием технологии эффективного производства биоразлагаемых пластиков. В исследованиях, руководит которыми профессор Юрий Троценко, участвуют студенты и аспиранты университетов Пущина, Тулы, а также Уральского федерального университета им. первого Президента России Б.Н.Ельцина, и результаты проекта лягут в основу их квалификационных работ и профессиональной подготовки в целом.
Экологическая ситуация в мире сегодня во многом зависит от того, как будет решен вопрос утилизации пластмассовых отходов. Как известно, для разложения синтетического полимерного мусора в природных условиях требуется более 100 лет, а спрос на его производство как дешевого и удобного материала весьма высок. К примеру, 41% выпускаемых в мире пластиков, подчас токсичных и небезопасных для здоровья человека, используется при упаковке пищевых продуктов. Радикальное решение проблемы отходов в этом случае — разработка широкой гаммы полимеров, способных в природных условиях разлагаться на безвредные для людей и природы соединения.
Команда проекта “Аэробные метилотрофные бактерии как агенты биосинтеза биосовместимых и биодеградабельных пластиков, ферментных препаратов, стимуляторов роста растений и биосенсорных аналитических систем” разрабатывает технологию получения биопластиков на метаноле — сравнительно дешевом непищевом сырье. Это весьма актуально для нашей страны, поскольку в РФ метанол производится крупнотоннажно, а выпуск таких полимеров не налажен. Большая коллекция бактерий-продуцентов, имеющаяся в распоряжении ученых, дает возможность выбрать наиболее перспективные штаммы, способные синтезировать биополимер полигидроксибутират (ПГБ) с разной молекулярной массой и свойствами. С помощью аппарата управляемого культивирования АНКУМ исследователи оптимизировали условия биосинтеза ПГБ с участием наиболее продуктивных метилотрофных штаммов, достигнув выхода 15 г ПГБ на литр среды.
Установлено также, что при культивировании продуцента возможна замена технического метанола на метанол-сырец, что резко снижает себестоимость продукта и увеличивает конкурентоспособность производства биопластиков на этой основе.
Применение биодеградабельных пластиков перспективно не только для производства упаковочных материалов. ПГБ и его сополимер с валератом “полигидроксибутировалерат” (ПГБВ) обладают биосовместимостью с человеком и животными, что позволяет использовать эти пластики при изготовлении хирургических нитей, лекарств пролонгированного действия, в ортопедии и т.д.
В распоряжении коллектива исследователей ИБФМ РАН есть не только серьезный опыт работы по изучению биосинтеза ПГБ и ПГБВ из метанола и метана, но и уникальная установка, позволяющая вести разработку от лабораторных до опытно-технических образцов биопластиков, которые в настоящее время проходят испытания в лаборатории новых биоматериалов НИИ комплексных проблем сердечно-сосудистых заболеваний СО РАМН.
В ходе исследования учеными было сделано открытие, дающее перспективы и другим направлениям практического использования метилотрофных бактерий: так, метилотрофы-фитосимбионты стимулируют рост растений и повышают их устойчивость к фитопатогенам. Изучение биоразнообразия и биохимических основ такого взаимодействия позволит разработать стимуляторы роста растений для экологически чистого производства сельскохозяйственных культур за счет сокращения их обработки химическими реагентами.
Кроме того, на основе метилотрофов будут разработаны биосенсоры на метанол, формальдегид и дихлорметан, позволяющие контролировать присутствие этих опасных соединений в сточных водах производств. Таким образом, проект научного коллектива ИБФМ РАН еще и открывает возможность применения метилотрофов в новых биотехнологиях культивирования растений и в биосенсорах для контроля загрязнения окружающей среды.
Спецвыпуск подготовили
Татьяна Возовикова,
Елизавета ПОНАРИНА,
Владимир ХОДОРЧЕНКОВ
Нет комментариев