Микропластик сегодня находят буквально везде - в океанах и реках, в почве, в воздухе и даже в организме человека. Эти частицы размером меньше пяти миллиметров образуются при разложении пластиковых отходов, стирке синтетической одежды и использовании косметики с полимерными добавками. Проблема в том, что пластик практически не разрушается естественным образом и сохраняется в окружающей среде десятилетиями, а то и столетиями. Учёные по всему миру ищут способы справиться с этим вызовом, и один из самых перспективных подходов связан с микроорганизмами.
В 2016 году в Японии исследователи обнаружили бактерию Ideonella sakaiensis. Она оказалась способна использовать полиэтилентерефталат (ПЭТ) - тот самый пластик, из которого делают бутылки и упаковку - как источник углерода и энергии. Секрет заключается в особых ферментах, которые разрушают полимерные цепочки на более простые соединения, пригодные для питания бактерий.
Позднее были подробно изучены ферменты PETase и MHETase, ответственные за расщепление пластика. Оказалось, что их можно модифицировать, чтобы сделать процесс более быстрым и эффективным. В лабораторных условиях такие ферменты уже способны разлагать ПЭТ за несколько дней, тогда как в природе этот процесс занимает десятилетия.
Сегодня во многих странах ведутся работы по созданию бактериальных консорциумов - сообществ микроорганизмов, которые вместе могут перерабатывать разные типы пластика. Параллельно развиваются проекты по внедрению этих процессов в биореакторы, где бактерии будут перерабатывать пластиковые отходы в контролируемых условиях.
В октябре 2024 года исследователи из Северо-Западного университета (Northwestern, США) показали, что бактерия из семейства Comamonadaceae способна разрушать пластик и использовать его в качестве источника углерода. Учёные выяснили, что микроорганизмы сначала фрагментируют пластик до наночастиц, а затем выделяют фермент, который расщепляет полимерные молекулы. В результате углеродные кольца становятся для бактерий полноценной «пищей». Это открытие приближает создание технологий переработки пластиковых отходов без химических реагентов.
В Университете Ватерлоо (University of Waterloo, Канада) учёные модифицировали бактерии, традиционно встречающиеся в сточных водах, чтобы они производили фермент PETase - ключевой для разрушения полиэтилентерефталата (ПЭТ). В лабораторных условиях им удалось разложить около 40 % ПЭТ-плёнки всего за четыре дня при температуре 50 °C. Такие результаты демонстрируют, что комбинация биотехнологий и естественных процессов может дать реальную альтернативу традиционной переработке пластика.
Есть также сообщения о развитии подобных направлений в России. Так, на Сахалине, в 2025 году, на биостанции «Анива» Института биофизики РАН, обнаружены микроорганизмы, способные разрушать пластиковые материалы. Пока эти исследования находятся на ранней стадии, но они показывают, что интерес к биологическим методам переработки пластика растёт и в отечественной науке.
Метод биологической переработки пластика имеет очевидные преимущества: он экологичен, не требует применения агрессивных химикатов и использует силы самой природы. Но есть и ограничения. Пока что бактерии эффективно разрушают лишь отдельные виды пластика, а скорость процесса всё ещё недостаточна для промышленного масштаба.
Фото: Микроскопирование объектов. Снято сотрудниками компании ООО «НПО ИНТЕРСЭН-плюс»
Кроме того, необходимо тщательно оценивать безопасность таких технологий, чтобы внедрение новых бактерий или ферментов не нарушало естественные экосистемы. Наука движется в этом направлении постепенно, совмещая лабораторные исследования с прикладными разработками.
История с бактериями, «поедающими» пластик, - это пример того, как сама природа подсказывает нам решения глобальных проблем. Микроорганизмы уже миллионы лет разрушают сложные органические соединения, и сейчас учёные учатся направлять эти способности против одного из главных загрязнителей XXI века - микропластика.
