Команда исследователей из Университета Бингемтона, штат Нью-Йорк, разработала новаторский процесс преобразования пищевых отходов в биоразлагаемый пластик с использованием бактерий. Этот прорыв может революционизировать управление отходами и производство экологически чистых пластиков.
По оценкам Министерства сельского хозяйства США, 30-40% продовольствия в США ежегодно теряется или выбрасывается, что усугубляет проблемы свалок и загрязнения окружающей среды. Эти органические отходы разлагаются, выделяя метан и углекислый газ — мощные парниковые газы. Одновременно с этим зависимость от обычного пластика приводит к экологическому кризису: микропластик загрязняет океаны, почву и даже живые организмы, угрожая экосистемам.
Исследовательская группа под руководством Тяньчжэн Лю, докторанта в области биомедицинской инженерии, предложила элегантное решение: использовать бактерии для преобразования пищевых отходов в биоразлагаемый пластик. Они выбрали бактерию *Cupriavidus necator*, способную синтезировать биополимеры. Кормя эти бактерии молочной кислотой, полученной путем ферментации пищевых отходов, и обогащая их сульфатом аммония для получения азота, они производят и накапливают в своих клетках биопластик под названием полигидроксиалканоат (PHA). Примерно 90% производимого PHA может быть собрано и переработано в биоразлагаемую упаковку или другие пластиковые изделия.
В отличие от традиционного пластика, этот материал естественным образом разлагается в окружающей среде, устраняя риск его длительного накопления. Тесты показали, что процесс удивительно устойчив к изменениям: пищевые отходы могут храниться не менее недели без влияния на конечный выход PHA, что является важной гибкостью для промышленного применения. Природа используемой пищи также не имеет значения: будь то овощные обрезки, мясо или крахмалы, система работает эффективно, при условии сохранения стабильности пропорций смеси. Эта адаптивность открывает значительные перспективы для переработки неоднородных потоков отходов из столовых и ресторанов.
Оставшийся пастообразный остаток после ферментации также демонстрирует потенциал в качестве органического удобрения, идеально иллюстрируя принципы циркулярной экономики, где отходы становятся ресурсом. Тяньчжэн Лю пришлось освоить совершенно новые методы бактериальной ферментации для этого проекта. Он поделился: «На каждом этапе я чувствовал, что что-то идет не так, как я ожидал». Эта настойчивость окупилась: команда не только оптимизировала производство PHA, но и решила основные практические проблемы, такие как хранение отходов и стандартизация процесса, несмотря на естественную изменчивость пищевых продуктов.
Вдохновение для этого исследования возникло из-за постановления штата Нью-Йорк, запрещающего отправку пищевых отходов на свалки, что побудило каждый университетский кампус искать альтернативные решения. В Бингемтоне столовые традиционно передавали свои отходы местным фермерам для корма скоту. Ша Цзинь, профессор, курирующий проект, увидела в этом ограничении возможность. «Мы могли бы напрямую преобразовывать эти пищевые отходы в биоразлагаемый пластик», — подумала она, — интуиция, которая может революционизировать промышленное управление отходами. В настоящее время команда готовится к масштабированию, ищет промышленных партнеров и финансирование для разработки пилотных установок. Если эта технология оправдает свои обещания, она может превратить пищевые отходы в материал будущего, наконец примирив экологию и экономику в добродетельном симбиозе.