Красноярские исследователи впервые успешно синтезировали перспективный биоразлагаемый двухкомпонентный пластик из отходов рыбной промышленности.
Новая технология синтеза позволяет производить прочный и гибкий «зеленый» полимер, который в будущем может заменить синтетический нефтяной пластик и решить проблему промышленных отходов. Результаты исследования опубликованы в журнале Polymers.
Ежегодно мир производит сотни миллионов тонн пластика, который десятилетиями не разлагается на свалках и загрязняет окружающую среду. Растущее количество отходов заставляет ученых и индустрию искать принципиально новые решения. Одним из них становится создание биоразлагаемых полимеров — материалов, способных заменить традиционные нефтяные пластики и значительно сократить нагрузку на планету.
Ученые Красноярского научного центра СО РАН и СФУ усовершенствовали технологию производства биоразлагаемого пластика — полигидроксиалканоатов (ПГА), за счет привлечения жировых отходов рыбопереработки. Ранее на этом новом и перспективном субстрате были синтезированы полимеры менее сложного состава, имеющего высокую кристалличность, затрудняющую переработку в изделия высокого качества. С использованием новых технологических решений удалось синтезировать более сложный тип полимеров — сополимеры масляной и валериановой гидроксикислот. Эти сополимеры имеют сниженную кристалличность, термостабильны и позволяют получать более прочные и эластичные полимерные изделия.
Синтез сополимерных полигидроксиалканоатов — задача высокой сложности. Авторские фундаментальные знания 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 режимом 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 целей крупнотоннажных отходов рыбопереработки сложного состава – пионерное научное решение.
«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. Синтез «зеленых» биопластиков с использованием отходов является вкладом в концепцию циклической экономики. Эта концепция предполагает, что отходы должны не выбрасываться, а становиться сырьем для нового производства, создавая безотходный цикл. Что соответствует современным тенденциям постепенной замены синтетических пластиков деградируемыми полимерными материалами», — отметила доктор биологических наук Татьяна Волова, заведующая лабораторией хемоавтотрофного биосинтеза Института биофизики СО РАН.
Исследование выполнено при поддержке гранта Российского научного фонда (№ 23–64–10007). Материал подготовлен при поддержке Минобрнауки России в рамках Десятилетия науки и технологий, фото предоставлено КНЦ СО РАН.