Бактерии могут расщеплять даже пластик и смартфоны. Людям просто нужно им помочь

Бактерии, как и грибы, есть повсюду: в растениях, людях и животных, в арктических льдах и в глубоководных термальных источниках. Часть из них портит продукты, часть — помогает производить ферментированные продукты. Но есть и более необычные варианты их применения, например, ученые работают над бактериальной переработкой разного вида отходов — пластика, нефти, электроники и продуктов металлургической промышленности. Бактерии, возможно, реально могут изменить будущее человечества, пишет «НОЖ». Что же пытаются сделать ученые? Главное — в материале DK.RU.

Бактерии против органического мусора

Юрий Николаев, доктор биологических наук, заведующий лабораторией выживаемости микроорганизмов ФИЦ Биотехнологии РАН:

— Традиционная, но не очень известная сфера применения бактерий (точнее, микроорганизмов) — очистка окружающей среды: сточных вод, мусорных свалок, переработка органических отходов.

Жизнедеятельность бактерий обеспечивает биотопливо (это одно из развивающихся направлений «зеленой энергетики») — то есть любое топливо, которое получают из биомассы растительного, водорослевого материала или отходов животного происхождения. В результате получается этанол, метан, дизель. Микробы «превращают» органические отходы в форму, удобную для использования человеком. Самая удобная — «биогаз» на основе метана.

Сами по себе бактерии не могут решить проблему мусора в мире, только в триединстве с эконаправленными технологиями и усилиями всего общества. Необходимы раздельный сбор отходов, который обеспечит чистоту от тяжелых металлов (например, от батареек), и инфраструктура производства удобрения из органических отходов. Такие технологии будут массово применяться в будущем.

Бактерии против пластика

В 2016 году японские ученые опубликовали очень важное открытие. Собрав образцы почвы, воды и ила у завода по переработке бутылок в Осаке, они обнаружили бактерии, которые научились разлагать пластик. Бактерии Ideonella sakaiensis могли питаться только определенным видом пластика — ПЭТ, из которого делают бутылки и другую тару.

Сейчас ученые работают над улучшением показателей этого фермента, что позволит в будущем построить объекты промышленного масштаба, где бактерии будут «переваривать» целые груды пластика. Такие бактерии необходимо подвергнуть биоинженерному изменению, чтобы они могли разлагать пластик в сотни или тысячи раз быстрее.

Пока некоторые бактерии неспособны полностью разложить пластик на первоначальные химические элементы, включая углерод и водород. Вместо этого они обычно расщепляют полимеры, из которых состоят пластмассы, на мономеры, из которых зачастую можно сделать лишь еще больше пластмасс. То есть ПЭТ-пластик может превратиться только в сырье для производства большего количества пластика.​​

Бактерии против отходов металлургии

Молодые ученые из университета МИСиС разработали новую технологию переработки металлургических и горнопромышленных отходов с помощью тионовых бактерий, которые окисляют железо и выделяют энергию. Из этих отходов можно вынуть ценное сырье и получить высококачественные пигменты для лакокрасочной и косметической промышленности.

Бактерии против разливов нефти

Разрушение сложных веществ с помощью живых организмов называется биодеградацией. Существуют бактерии, которые могут очищать воду от разливов нефти, потребляя углеводороды. Это единственный способ добраться до глубоководных районов и там разрушить кольцевые структуры углеводородов в нефти с помощью ферментов и кислорода из морской воды. Бактерии, потребляющие нефть, встречаются во всех океанах Земли.

Бактерии против отходов электроники

В мире ежегодно производится огромное количество электронных отходов. Электронное цунами подпитывается просто выброшенными с общим мусором телефонами, планшетами и другими устройствами. В 2020 году во всем мире произвели рекордных 53,6 млн тонн электронных отходов.

Большая часть e-отходов накапливается на свалках, где токсичные металлы попадают в подземные воды и пищевые цепочки, угрожая здоровью человека и окружающей среде. Горы электронных отходов содержат драгоценные металлы — к примеру, около 7% мирового золота. Если их безопасно извлечь и переработать, можно использовать снова для производства новых вещей. Чтобы извлекать нужные металлы, можно использовать не только токсичные технологии, но и безопасные бактерии.

Микроорганизмы могут расщепить минералы, вкрапленные в золото, с помощью цианида натрия, который растворяет обнаженный драгоценный металл. Далее металл можно выделить и очистить.

Биологическое выщелачивание требует очень мало энергии и поэтому имеет небольшой углеродный след. Также этот метод не предполагает использование токсичных химикатов, что делает его экологически чистым и безопасным.

Читайте также: «Плюнь в пробирку — и узнаешь о себе все!» Что не так с генетическими тестами?