Сибирский федеральный университет

Так, в августе этого года в газете «Известия» вышла статья под заголовком «А был ли пластик: биоразлагаемые полимеры станут вдвое дешевле», в которой учёные Сибирского федерального университета Наталья Жила и Анна Шумилова сформулировали некоторые принципы производства биоразлагаемого пластика при помощи особого рода бактерий. Технология эта более 10 лет совершенствуется на базе опытного производства Института фундаментальной биологии и биотехнологии СФУ, Института биофизики СО РАН — получены авторские свидетельства и патенты, вышло более 100 научных статей в авторитетных журналах, признанных мировым научным сообществом — International Biodeterioration & Biodegradation, Bioresource Technology, Materials in Medicine, Journal of Applied Phycology, Microbiology, Polymer Science и т. д.

Следом за статьей в «Известиях» в СМИ вышла серия публикаций критического характера. Красноярские учёные уверены, авторы просто не до конца разобрались в особенностях технологии и готовы подробно и популярно прояснить все нюансы.

«Думаю, стоит начать с того, что такое полимеры — это высокомолекулярные вещества, состоящие из макромолекул, соединённых химической связью, и образующих так называемые цепочки (или звенья). Полимеры широко распространены в природе — крахмал, целлюлоза, гиалуроновая кислота — это типичные органические полимеры. Их веками употребляют в пищу, а гиалуроновая кислота сейчас знакома практически каждой женщине — её в виде инъекций используют в индустрии красоты. Также широко известны синтетические полимеры, полученные промышленным путём — полиуретан, каучук, полиэтилен, полипропилен. Есть также особая категория полимеров, которые полностью биоразрушаемы — то есть могут за небольшой промежуток времени распадаться в аэробных условиях на воду и углекислый газ. Это биополимеры, получаемые с помощью культивирования микроорганизмов. Как раз Cupriavidus eutrophus B-10646, упомянутые в „Известиях“, — это штамм (разновидность) таких бактерий», — сообщила пресс-службе СФУ доцент Сибирского федерального университета Наталья Жила.

Учёный рассказала, что эти бактерии «выведены» в лабораторных условиях, для роста которым нужен субстрат или «корм», например, глицерин, и бактерии производят полимер, из которого при желании можно делать рассасывающиеся нити для хирургии, биоимплантанты для восстановления костной ткани, особые повязки, впитывающие экссудат и нагруженные антибиотиком для быстрого восстановления сложных трофических ран. А ещё из этого полимера можно делать упаковочные материалы — пакеты, заменяющие традиционные полиэтиленовые.

«Микроорганизмы, метаболизмом которых мы можем управлять, в качестве запасного вещества накапливают в себе полимер, из которого можно создавать медицинские материалы и упаковки с приставкой „био“. И в нашем случае эта приставка — не маркетинговый ход, а констатация факта. Био-организм произвёл био-субстанцию, из которой человек потом сделал био-пакет», — продолжила Наталья Жила.

Исследователи СФУ особо подчёркивают: бактерия Cupriavidus eutrophus B-10646 ни в коем случае не запасает в себе «обычный пластик, в который вкрапливается что-то вроде крахмала, углевода, которые частицы пластика связывают, что-то типа клея», — как изволил выразиться один из оппонентов на страницах издания Приморье24. Реакция полимеризации происходит прямо внутри микроорганизма при помощи его ферментной системы.

«Мы создаём небольшой стресс для бактерий, и они, как любой живой организм, начинает делать запасы „на чёрный день“ — производит и запасают полимеры со сложным названием полигидроксиалканоаты, состоящие из гидроксикарбоновых кислот. Если говорить о составе наиболее распространенного представителя семейства ПГА. Если говорить о составе этих полимеров, то по сути это гидроксимасляная кислота. Естественный метаболит животных клеток. Только в нашем случае они не вредят, а приносят огромную пользу. Дальше мы можем изменять „еду“ (субстрат) или прекурсоры (предшественники синтеза отличных от 3ГБ мономеров) у бактерий, и это позволит варьировать свойствами получаемого пластика — сопоставимыми с промышленными аналогами полиэтиленом, например. Тогда пакет из такого биопластика прослужит вам не менее полугода, но стоит выбросить его — пакет „разрушится“ на свалке, не причинив вреда природе», — уточнила доцент базовой кафедры биотехнологии Сибирского федерального университета Анна Шумилова.

Учёные подчеркнули: биополимер, который производится в биотехнологическом кластере Сибирского федерального университета, не является ещё одной разновидностью привычного полиэтилена в который производители, под давлением зелёных и защитников природы, стали в последние годы вводить так называемые биоразлагаемые добавки — крахмал, оксиды металлов — в надежде улучшить его разлагаемость (о чём, очевидно, пытается сказать инженер-физик Илья Рыбальченко). Это принципиально новый материал, который можно назвать первым «живым» полимером в России — ведь производят его вполне живые микроскопические палочки-бактерии, которые любой любопытный школьник может рассмотреть с помощью микроскопа. Пока биопластотан относительно дорого стоит (140 рублей за один упаковочный пакет — действительно «кусачая» цена), но это и понятно — до массового производства технология пока не прокачана, нуждается в технической и юридической поддержке. Однако не стоит забывать, что долгий путь начинается с маленького шага.

«Главное — в почве наш полимер встречается с консорциумом бактерий, и они его с удовольствием съедают. Это неорганика им „не по зубам“, а справиться с тем, что произвели их „собратья“, бактериям ничего не стоит! Пакет, который вы выбросили, скажем, на своём приусадебном участке, просто разрушается, как банановая кожура. Вот такой полимер будущего мы проектируем, и хотим, чтобы нас услышали (а главное — правильно поняли) коллеги в России и за рубежом. Наши исследования прозрачны, научные статьи находятся в открытом доступе, а мы открыты для сотрудничества», — подытожила Анна Шумилова.