Красноярские исследователи впервые успешно синтезировали перспективный биоразлагаемый двухкомпонентный пластик из отходов рыбной индустрии. Новая технология синтеза позволяет производить прочный и гибкий экологичный полимер, который в будущем может заменить синтетический нефтяной пластик и разрешить проблему промышленных отходов. Результаты исследования опубликованы в журнале Polymers.
Ежегодно мир производит сотни миллионов тонн пластика, какой десятилетиями не разлагается на свалках и загрязняет окружающую среду. Растущее количество отходов заставляет ученых и индустрию искать принципиально новоиспеченные решения. Одним из них становится создание биоразлагаемых полимеров — материалов, способных заменить традиционные нефтяные пластики и значительно сжать нагрузку на планету.
Ученые ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН» и Сибирского федерального университета усовершенствовали технологию производства биоразлагаемого пластика — полигидроксиалканоатов (ПГА), за счет привлечения жировых отходов рыбопереработки. Ранее на этом новоиспеченном и перспективном субстрате были синтезированы полимеры менее сложного состава, имеющего высокую кристалличность, затрудняющую переработку в изделия рослого качества. С использованием новых технологических решений удалось получить более сложный тип полимеров — сополимеры масляной и валериановой гидроксикислот. Они имеют сниженную кристалличность, термостабильны и позволяют основывать более прочные и эластичные полимерные изделия.
Синтез сополимерных полигидроксиалканоатов — задача высокой сложности. Авторские фундаментальные познания научного коллектива о закономерностях регуляции синтеза полимеров с различным набором и соотношением мономеров позволили решить эту задачу. Возможность синтезировать полимеры различного состава обеспечивается двумя факторами: специально разработанным порядком дозирования необходимых субстратов прекурсоров целевых мономеров, как правило, токсичных для клеток, и применением использованию особого штамма бактерий, устойчивого к этим субстратам (патент РФ № 2439143). Применение для этих мишеней крупнотоннажных отходов рыбопереработки сложного состава — пионерное научное решение.
«Наше исследование доказывает способность микроорганизмов изготовлять сложные многокомпонентные полимеры на основе вторсырья без ухудшения их свойств. Использование отходов рыбной промышленности для производства биополимеров является ключевым шагом к снижению их себестоимости и повышению доступности. К тому же эта технология позволяет одновременно решать две проблемы: утилизировать многотоннажные отходы и изготавливать экологически чистые материалы, которые в будущем могут заменить обычные нефтяные пластики, например, в медицине, упаковке и сельском хозяйстве. Синтез травяных биопластиков с использованием отходов является вкладом в концепцию циклической экономики. Эта концепция предполагает, что отходы должны не выбрасываться, а становиться сырьем для новоиспеченного производства, создавая безотходный цикл. Что соответствует современным тенденциям постепенной замены синтетических пластиков деградируемыми полимерными материалами», — отметила заведующая лабораторией хемоавтотрофного биосинтеза Института биофизики ФИЦ КНЦ СО РАН доктор биологических наук Татьяна Григорьевна Волова.
Изыскание выполнено при поддержке гранта Российского научного фонда (№ 23-64-10007). Материал подготовлен при поддержке Минобрнауки России в рамках Десятилетия науки и технологий.