Ученые изобрели новый подход к переработке пластика
Новый подход к переработке пластиковых отходов, основанный на рециклинге полимеров, аналогичном природному процессу разложения белков, поступающих в организм, на аминокислоты (АК) с последующей сборкой их в новый белок, 27 сентября сообщают на австралийском сайте научных новостей Science Alert.
«Белок подобен нитке жемчуга, где каждая жемчужина — это аминокислота, — поясняет материаловед Симоне Джавери из Федеральной политехнической школы Лозанны (EPFL) в Швейцарии. — Каждая жемчужина имеет свой цвет, а последовательность цветов определяет структуру нити и, следовательно, ее свойства. В природе белковые цепи распадаются на составляющие аминокислоты, и клетки соединяют эти аминокислоты вместе, чтобы сформировать новые белки, то есть они создают новые нити жемчуга с другой цветовой последовательностью».
При этом новый белок может быть намного сложнее, чем его «родительские» белки, с которыми он имеет общие только отдельные строительные блоки — АК.
Исследователи в своих экспериментах разделили выбранные природные белки на аминокислоты, а затем собрали их в новые белки с различной структурой. Например, они преобразовали белки шелка в зеленый флуоресцентный белок, который в качестве индикатора используется в биомедицинских исследованиях.
Ученые отмечают, что существенные различия между природными и синтетическими полимерами потребуют разработки новой технологии, но в принципе ее создание возможно и даже необходимо.
Так, в аннотации к своей статье, опубликованной в журнале Advanced Materials под названием «Вдохновленный природой рециклинг белков в круговой экономике: подтверждение концепции» исследователи напоминают, что по прогнозам, к 2050 году население Земли составит 10 миллиардов человек.
При этом одной из самых серьезных проблем, связанных с такой большой численностью населения, будет производство и переработка изделий из пластмасс — то есть из полимеров.
Вторичная механическая переработка таких изделий, указывают авторы статьи, как правило, ведет к получению исходного материала более низкого качества. Лучшие результаты из существующих технологий дает химическая переработка — катализируемая деполимеризация исходного материала на составляющие его мономеры с целью их повторной полимеризации либо в материал того же качества, либо в новый сополимер.
Другой возможный подход — переработка полимера в другое химическое вещество с добавлением некоторых ингредиентов (апциклинг, обновление). Оба метода являются замкнутыми, то есть совместимыми с принципами экономики замкнутого цикла.
Они напоминают, что природные полимеры, такие как лигнин или целлюлоза, медленно формируются растениями, но долговечны и разлагаются медленно, без образования ядовитых отходов.
Искусственные биоразлагаемые полимеры, производимые современной химической промышленностью для потребительских товаров, часто имеют очень короткий срок службы (дни или меньше), но в окружающей среде разлагаются в течение месяцев или лет. Таким образом, какими бы «зелеными» ни казались эти материалы, из-за их накопления в окружающей среде также со временем возникнут серьезные экологические проблемы. И потребность в создании экономики замкнутого цикла необходима для сохранения жизни на Земле.
