Нам сосиска, им — упаковка

Мировое производство полиэтилена достигает сегодня десятков миллионов тонн в год. Его макромолекулы построены из метиленовых групп –CH₂–, объединенных в линейные цепи –(CH₂–CH₂–CH₂– … –CH₂)n–. Большая часть полиэтилена идет на пленочные материалы, с которыми мы встречаемся в быту на каждом шагу. В первую очередь это упаковка — пакеты и сумки для продуктов, различные контейнеры для жидкостей и т. д. Загрязненные пакеты и контейнеры, отслужившие свой срок, выбрасывают. Из них только 7% утилизируются, то есть идут на вторичную переработку или сжигаются.

Даже люди, далекие от химии, знают, что полиэтилен исключительно стабилен и для его полного разложения при обычных условиях нужны столетия. Еще никому в мире не удалось создать методику, по которой можно было бы ускорить естественное разложение полиэтиленовых отходов. Кроме группы ученых в ОАО «Биохиммаш», которые уже три года занимаются этой темой. Результаты получаются более чем интересные.

Основные биоразрушители — это микроорганизмы. У них огромное разнообразие ферментных систем, благодаря чему при недостатке одной еды они могут переключаться на другую. Поэтому именно они способны справиться с химически устойчивыми соединениями. Задачей ученых было выделить из окружающей среды микроорганизмы, использующие углерод полиэтилена в своем метаболизме, или приучить их использовать полимер в качестве источника углерода. Такие микроорганизмы найти удалось. Эксперимент ставили очень жестко — отобранным штаммам давали на съедение различные типы упаковочной полиэтиленовой пленки, измельченной до 2–3 мм. Вместо питательного бульона использовали водопроводную воду без всякой подготовки, температура была какая придется (12…26°С). В общем, кушать несчастным было действительно нечего, кроме полиэтилена.

Но выжить-то надо. Поэтому один вид грибов и пятнадцать видов бактерий образовали консорциум и… справились с полиэтиленом. Сначала полиэтилен разлагается в анаэробных условиях, ив процессе этого выделяется газ, который потом потребляют бактерии. В пленке образуются дырочки, потом нитеобразные структуры и сферические образования, вероятно содержащие продукты разрушения полиэтилена (рис. 1).

1. Разрушение полиэтиленовой пленки под воздействием консорциума микроорганизмов (увеличение 400 крат.)

В результате через 12 месяцев получился осадок активного ила (рис. 2) с незначительными включениями фрагментов неразрушенной полиэтиленовой пленки и культуральная жидкость. В жидкости на разных стадиях разложения полиэтилена обнаружили метан, этан, пропилен, пропан, гептан, ацетон, метанол, ацетальдегид, бутилацетат, молочную, палимитиновую, линолиновую, стеариновую и др. кислоты.

2. Осадок продуктов конверсии полиэтилена (увеличение 400 крат.)

Конечно, до промышленной реализации еще много работы. Придется определить видовую принадлежность отобранных микроорганизмов и разработать методы выращивания чистых культур, создать банк биодеструкторов полиэтилена, провести детальный биохимический анализ продуктов и газов, образующихся в результате жизнедеятельности микроорганизмов, и, наконец, создать сначала опытную, а затем и промышленную линию. Но поскольку главные «действующие лица» уже известны, то есть надежда, что исследование завершится и технология будет реализована.

Кандидат технических наук
В.С. Муратов