Химики нашли способ
делать жизненно важные
лекарства
из мусора.
Вторая жизнь пластиковой бутылки получила новое направление. До сих пор всё, что ожидало такие отходы было связано либо со свалками, либо с переработкой в новую бутылку. Теперь же учёные из университета Сент-Эндрюса в Шотландии нашли способ включить б/у-пластик в производство мощного лекарства против рака. Открытие позволяет перерабатывать бытовой полиэтилентерефталат (ПЭТ), из которого делают бутылки и синтетическую одежду, в ценное химическое вещество для фармацевтики.
Увы, мерилом любой даже самой полезной затеи в современном загрязнённом мире выступают деньги. Поэтому не приходится удивляться тому, что переработка отходов уже долгие годы остаётся широко и остро обсуждаемой темой, будучи при этом крайне непопулярным предприятием. Экономические соображения диктуют правила и в этом щепетильном вопросе, оставляя обычную переработку пластика за механическим воздействием: бутылки измельчают и плавят в новые изделия. Это вроде бы неплохо, но совершенно не меняет сути проблемы: промышленности легче создать новый материал, чем собирать, подготавливать и перерабатывать старый.
На этом фоне открытие шотландских исследователей выглядит более интересно, поскольку переводит ПЭТ-отходы из состояния проблемы в раздел сырья. Химическая переработка, позволяющая разбивать длинные цепочки полимеров на коротенькие молекулы-мономеры, которые будут задействованы в фарм-индустрии, становится своего рода целью, а пластиковая упаковка (та же бутылка для воды) — лишь промежуточным звеном.
Такой пересмотр производственной парадигмы произошёл благодаря хитрому процессу полугидрирования с катализатором на основе рутения. Это редкий металл, который ускоряет реакцию, как фермент в организме. Об этом международная группа исследователей, среди которых немало наших соотечественников, рассказала в журнале Angewandte Chemie.
В результате такой химической аферы из отходов получают ключевой промежуточный продукт — этил-4-гидроксиметилбензоат (EHMB); и далее уже непосредственно его превращают в лекарства. Кстати, речь идёт о нескольких препаратах. Например, иматиниб борется с раком крови, а транексамовая кислота останавливает кровотечения. Также из него можно производить фенпироксимат — инсектицид, уничтожающий вредителей в сельском хозяйстве.
Раньше эти вещества делали из нефти с кучей токсичных отходов: до 100 кг всего на 1 кг конечного продукта. Новый же метод снижает вред для природы на ключевых этапах: анализ жизненного цикла показал, что он гораздо более чист и даже менее затратен. Используя мусор вместо нефти, мы сократим выбросы CO₂ и токсинов.
«Мы воодушевлены этим открытием, которое позволяет по-новому взглянуть на ПЭТ-отходы как на многообещающее сырьё для производства дорогостоящих АФИ (активных фармацевтических ингредиентов) и агрохимикатов, — говорит ведущий автор работы доктор Амит Кумар. — Несмотря на то, что химическая переработка является ключевой стратегией для построения экономики замкнутого цикла, многие современные технологии не являются экономически целесообразными. Такие процессы могли бы значительно ускорить переход к экономике замкнутого цикла, если бы позволили перерабатывать пластиковые отходы в высококачественную продукцию, а не воспроизводить тот же класс пластика».
Но вообще-то «воспроизводить тот же класс» продукции никто не запрещает: из EHMB вполне возможно снова синтезировать полиэстер, который поступит на производства упаковок. Благодаря глубокому изучению поведения катализатора исследователи добились от него жизнеспособности на протяжении 37 000 циклов.
«Чтобы каталитическое вторичное использование стало практичным, катализатор должен эффективно работать при низких нагрузках и сохранять активность в течение длительного времени, — рассказывает профессор Евгений Пидко, руководитель компании TU Delft, партнёра исследования. — Мы объединили подробный кинетический и механистический анализ, чтобы понять, как ведёт себя катализатор в условиях реакции, <…> чтобы добиться рекордного количества циклов. Это подчёркивает важность фундаментальных механистических знаний для оптимизации срока службы катализатора и общей эффективности процесса».
Нам срочно нужны устойчивые процессы для фармацевтики и экологии. Переход к так называемой замкнутой экономике, где пластик не накапливается на свалках, а снова и снова используется, остаётся делом всё ещё далёкого будущего. Однако данная разработка — довольно большой шаг в этом направлении: шаг к миру, где отходы не вредят планете, а лечат людей. Рутений в качестве катализатора действительно может вскоре изменить переработку, и мы увидим тонны лекарств вместо миллионов тонн ПЭТ-отходов.
Мир становится чище, мир становится здоровее!
АРМК, по материалам Angewandte Chemie International Edition и Science X.