Страна отходов. Как мусор захватил Россию и можно ли ее спасти

Японские ученые, к примеру, взяли для изучения микроорганизмы из грязи возле завода по переработке ПЭТ-бутылок. Оказалось, что эти бактерии едят пластик до конца – больше так не делают никакие из известных человечеству бактерий. В 2016 году японские биологи выявили штамм этой бактерии – Ideonella sakaiensis. Оказалось, что Ideonella sakaiensis производит особые ферменты, которые ученые назвали ПЭТаза и МЭТаза. Благодаря им пластик распадается на две менее токсичные части: терефталевую кислоту и спирт этиленгликоль, который используют в антифризе для машин.

Ученые говорят, что уникальных ферментов ПЭТаза и МЭТаза нет у других бактерий – родственников Ideonella sakaiensis. Это может означать, что фермент возник в результате эволюции – бактерии научились есть и перерабатывать мусор. Однако и эти микроорганизмы съедают пластик очень медленно: тонкую пластиковую пленку при оптимальной температуре в 29 градусов они съели за шесть недель.

Ускорить их работу пытались ученые по всему миру, и в 2018 году это получилось у исследователей из Портсмутского университета. Они изучали структуру фермента, чтобы выяснить, как именно он расщепляет полимерный пластик на мономеры [99]. Стороннему человеку трудно будет расщепить и переварить ту информацию, что изложена в научной статье исследователей из Портсмута, – отмечу лишь, что им удалось создать новую искусственную ПЭТазу, которая позволяла есть пластик на 20 % эффективнее. Вдобавок выведенный фермент мог разрушать не только ПЭТ, но и другой полимер – полиэтилен 2,5-фурандикарбоксилат (ПЭФ), который часто называют пластиком нового поколения: он лучше перерабатывается, оставляет меньший углеродный след и может стать заменой ПЭТ в будущем.

Но это все равно слишком медленно. И даже если Иван с коллегами найдут бактерию, которая сможет есть пластик быстрее, встанет вопрос: что дальше? Вот чудо-бактерия, но как ее использовать? Как с ее помощью перерабатывать мусор? Разбрызгивать бактерии по свалке? Они не выживут. Обмазывать пластик? Снова менять весь технологический процесс и объявлять о новой реформе? Намного проще и дешевле просто его сжечь. Иван и сам не знает, каким образом можно внедрить новую технологию в производство. Он говорит, что проблема применения открытий в реальной жизни – это, в принципе, проблема всех ученых. «Я думаю, что наше счастье лежит где-то в области борьбы с микропластиком, потому что тут можно что-то сделать хотя бы со сточными водами, через которые проходит огромное его количество, – размышляет Иван. – Например, поселить на очистных сооружениях бактерии, которые жрут микропластик».

Однако бактерии – не единственное, что в будущем может спасти человечество от пластика. Ученые из Китая и Пакистана узнали о существовании грибка, который способен разрушать полиуретан, из которого делают автомобильные шины и подошвы ботинок. Грибок они вывели из свалочной земли, и он – близкий родственник обычной «черной плесени».

Исследователи из Индонезии тоже копались на свалке в поисках чего-то интересного. Они обнаружили, что грибки Aspergillus nomius и Trichoderma viride могут съесть низкоплотный полиэтилен, из которого делают пластиковые пакеты [100]. Но грибки опять же слишком медленно выполняют работу: за 45 дней они потребили лишь 5–7 % от количества пластика в колбах. Возможно, процесс ускорится при другой температуре или уровне кислотности среды вокруг.

Миру также известно насекомое под колоритным именем большой мучной хрущак, или просто мучник. Это небольшой жук, внешней похожий на черного таракана. В 2015 году несколько сотен личинок мучника две недели питались только пенополистиролом (разновидность пенопласта). Вторую подопытную группу кормили отрубями. Выживаемость в обеих группах была примерно одинаковой. Анализ экскрементов личинок показал, что половину пластика они превратили в углекислый газ, а вторая половина распалась на микропластик. За день 100 личинок, правда, съели [101] всего лишь 40 миллиграммов пенопласта. Главная задача всех этих ученых – понять, какие микробы в организме личинок и грибков отвечают за поедание пластика. Пока что воссоздание такой микрофлоры исследователям не дается, поэтому и задействовать эти микроорганизмы в промышленных масштабах невозможно.

В 2017 году европейские ученые нашли еще одних любителей поесть мусор. Получилось это случайно. Биолог Федерика Берточчини любит разводить пчел. А в ульи часто попадают вредители, которых приходится оттуда убирать, иначе они съедят мед, пергу и воск. Однажды Федерика чистила улей и убрала личинки большой восковой моли в пластиковый пакет. И насекомые прогрызли его насквозь за 40 минут.