Исследователи продемонстрировали новый экологичный пластик, который разлагается в условиях глубоководья. В ходе глубоководного эксперимента микробиально синтезированный поли(d-лактид-со-3-гидроксибутират) (LAHB) подвергся биодеградации, в то время как обычные пластики, такие как биопластики на основе полилактида (PLA), сохранились.
Плёнки LAHB теряют массу в глубоководной среде
Плёнки LAHB, погружённые на глубину 855 метров под воду, потеряли более 80% своей массы за 13 месяцев, поскольку микробные биоплёнки активно разрушали материал. Этот реальный тест подтверждает, что LAHB является более безопасным биоразлагаемым пластиком, поддерживая глобальные усилия по сокращению пластиковых отходов в океане.
Проблема пластикового загрязнения
Несмотря на растущую популярность биопластиков, пластиковое загрязнение остаётся одной из наиболее актуальных экологических проблем в мире. По данным Глобального прогноза по пластмассам ОЭСР (2022), в 2019 году в мире было произведено около 353 миллионов метрических тонн пластиковых отходов, из которых почти 1,7 миллиона метрических тонн попали непосредственно в водные экосистемы.
Поиск биоразлагаемых пластиков
Для решения этой проблемы исследователи ищут пластики, которые могут более надёжно разлагаться в глубоководной среде. Одним из перспективных кандидатов является поли(d-лактид-со-3-гидроксибутират) или LAHB — полиэфир на основе лактата, биосинтезированный с использованием генетически модифицированных кишечных палочек Escherichia coli.
Исследование биоразлагаемости LAHB
В исследовании, опубликованном в журнале «Polymer Degradation and Stability» 1 октября 2025 года, японские учёные впервые показали, что LAHB может биоразлагаться в глубоководных условиях. Профессор Сейити Тагучи из Института акварегенерации Университета Синсю, доктор Шунци Исии из Японского агентства морских и земных наук и технологий (JAMSTEC) и профессор Кен-ичи Касуя из Центра пищевых наук и здоровья Университета Гумма провели эксперимент, в ходе которого две плёнки LAHB — одна с содержанием около 6% молочной кислоты (P6LAHB) и другая с 13% молочной кислоты (P13LAHB) — были погружены вместе с плёнкой PLA для сравнения.
Результаты исследования
После 7 и 13 месяцев погружения плёнки LAHB продемонстрировали явные признаки биодеградации в глубоководных условиях. Плёнка P13LAHB потеряла 30,9% веса после 7 месяцев и более 82% после 13 месяцев. Плёнка P6LAHB показала аналогичные тенденции. В то же время плёнка PLA не показала заметной потери веса или видимой деградации за тот же период, что подчёркивает её устойчивость к микробному разложению.
Механизмы биодеградации LAHB
Исследователи проанализировали пластсферу — микробное сообщество, сформировавшееся на поверхности пластика. Они обнаружили, что различные микробные группы играют разные роли в разложении пластика. Доминирующие гаммапротеобактерии, включая Colwellia, Pseudoteredinibacter, Agarilytica и UBA7957, вырабатывают специализированные ферменты, известные как внеклеточные деполимеразы поли[3-гидроксибутирата (3HB)]. Эти ферменты расщепляют длинные полимерные цепи на более мелкие фрагменты, такие как димеры и тримеры.
Дальнейшее разложение
После того как полимеры расщепляются на более простые строительные блоки, другие микробы, включая различные альфа-протеобактерии и Desulfobacterota, продолжают процесс, потребляя мономеры, такие как 3HB и лактат. В результате микробные сообщества преобразуют пластик в углекислый газ, воду и другие безвредные соединения, которые в идеале возвращаются в морскую экосистему.
Выводы исследования
Результаты этого исследования заполняют критический пробел в нашем понимании того, как биопластики разлагаются в отдалённых морских средах. Доказанная биоразлагаемость LAHB делает его перспективным вариантом для создания более безопасных, биоразлагаемых материалов.
«Это исследование устраняет одно из наиболее критических ограничений современных биопластиков — их неспособность биоразлагаться в морской среде. Показывая, что LAHB может разлагаться и минерализоваться даже в глубоководных условиях, исследование открывает путь для более безопасных альтернатив традиционным пластикам и поддерживает переход к циркулярной биоэкономике», — говорит профессор Тагучи.
Предоставлено:
[Университет Синсю](https://www.shinshu-u.ac.jp/english/)