Ученые синтезировали из рыбных отходов сложный двухкомпонентный пластик

Технологию производства биоразлагаемых полигидроксиалканоатов (ПГА) усовершенствовали, включив в нее использование жировых отходов рыбопереработки, ученые ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН» (КНЦ СО РАН) и Сибирского федерального университета, 17 октября сообщает издание СО РАН «Наука в Сибири» со ссылкой на пресс-службу КНЦ.

Новая технология синтеза перспективного биоразлагаемого двухкомпонентного пластика позволит производить из отходов рыбной промышленности прочный и гибкий экологичный полимер, который сможет заменить синтетический пластик из нефтепродуктов, одновременно решив проблему утилизации многотоннажных промышленных отходов.

В настоящее время использованная продукция из пластика в объемах сотен миллионов тонн десятилетиями не разлагается на свалках, загрязняя окружающую среду. Всё возрастающее количество отходов ставит ученых и индустрию перед необходимостью поиска новых решений. Одним из таких решений является переход на биоразлагаемые полимеры, которые должны заменить традиционные нефтяные пластики.

Решая задачу создания таких полимеров, красноярские ученые сначала на основе жировых отходов рыбопереработки синтезировали полимеры, имеющие менее сложный состав, но свойственная им высокая кристалличность создавала трудности для изготовления из них изделий высокого качества.

Применив новые технологические решения, исследователи синтезировали более сложный тип полимеров, а именно — сополимеры масляной и валериановой гидроксикислот, которые имеют сниженную кристалличность. Кроме того, они термостабильны. Эти свойства позволяют изготавливать из них прочные и эластичные полимерные изделия.

Решить такую сложную задачу, как синтез сополимерных полигидроксиалканоатов, ученым помогли их высокие фундаментальные знания о закономерностях регуляции синтеза полимеров с различным набором и соотношением мономеров. В данном случае синтезировать полимеры различного состава им удалось за счет специально разработанного режима дозирования необходимых субстратов прекурсоров целевых мономеров.

Такие субстраты обычно токсичны для клеток, но исследователи выявили штамм бактерий (Cupriavidus necato), устойчивый к ним, который продуцирует разрушаемые полигидроксиалканоаты на жировых отходах рыбопереработки.

Заведующая лабораторией хемоавтотрофного биосинтеза Института биофизики ФИЦ КНЦ СО РАН доктор биологических наук Татьяна Волова рассказала о полученных научным коллективом результатах:

«Наше исследование доказывает способность микроорганизмов производить 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 производить экологически чистые материалы, которые в будущем могут заменить обычные нефтяные пластики, например, в медицине, упаковке и сельском хозяйстве».

Она отметила, что предложенная ими технология синтеза зеленых биопластиков на основе отходов соответствует концепции циклической экономики, которая предполагает, что отходы производства должны не выбрасываться, а использоваться как сырье для другого производства, создавая безотходный цикл. Эта концепция находится в русле современных тенденций постепенной замены синтетических пластиков разлагаемыми полимерными материалами.

Результаты исследования новой технологии красноярские ученые представили в статье «Синтез и свойства разлагаемого поли (3-гидроксибутирата-со-3-гидроксивалерата) [P (3HB- со-3HV)], полученного из отходов рыбьего жира» (Synthesis and Properties of Degradable Poly (3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate) [P (3HB-co-3HV)] Derived from Waste Fish Oil), опубликованной в журнале Polymers.