Ученые считают, что биоразлагаемый пластик можно получать из отходов сахарной промышленности, в частности, патоки сахарной свеклы. Исследователи подсчитали, что применение патоки в процессе синтеза биоразлагаемых полимеров позволит добиться конвертации 80% субстрата в целевой продукт.
Как это работает?
В настоящее время существует технология синтеза полимеров гидроксиалкановых кислот – полигидроксиалканоаты (ПГА). Однако массовое применение таких материалов ограничено высокой стоимостью и техническими трудностями производственного процесса. Но ученые из Красноярска предложили задействовать в процессе новые продуктивные штаммы бактерий, способные расти на доступных субстратах и синтезировать ПГА различного химического состава.
Новости по теме: Нидерланды заморозили российские активы на €516 млн
Полигидроксиалканоат
В процессе синтеза ПГА из патоки сахарной свеклы исследователи задействовали природный штамм бактерий Cupriavidus necator. После дополнительной корректировки химического состава патоки они достигли 80% выхода полимера от биомассы бактерий.
Cupriavidus necator способны использовать только фруктозу и глюкозу. Основным сахаром в патоке является дисахарид сахароза, недоступный клеткам бактерий. Поэтому патока требует дополнительной обработки.
Ученые проводили гидролиз для превращения сахарозы в моносахариды, доступные для бактерий. В составе патоки появились фруктоза и глюкоза, но также и примеси, которые в больших концентрациях негативно влияют на рост клеток и биосинтез, например, азот и минеральные вещества. Чтобы избежать негативного эффекта, исследователи разбавили полученный субстрат водой и обработали пероксидом водорода. Это позволило снизить содержание азота, кальция, железа, кремния и титана без изменения сахаристости.
На следующем этапе бактериальную культуру подпитывали глюкозой и соединением, содержащим фосфор, чтобы улучшить питательную среду для бактерий, увеличить их рост и довести выход полимера до 77–80% от биомассы бактерий.
Зачем это нужно?
Старший научный сотрудник Института биофизики ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН» Наталья Жила отмечает, что тростниковая и свекловичная патока – «это недорогой источник углерода, содержащий, помимо сахаров, витамины и ряд минеральных элементов». Она пояснила, что такие ПГА «обладают биоразлагаемостью и высокой биосовместимостью, что выводит их в разряд перспективных материалов 21 века и позволяет рассматривать их в качестве конкурента известным биоразлагаемым пластикам: полилактидам и полигликолидам».
Наталья Жила
По словам Жилы, их можно использовать в различных областях – от коммунального и сельского хозяйства до фармакологии и биомедицины, а также синтезировать сополимеры различного состава с улучшенными свойствами.
Где деньги?
Известно, что красноярские ученые уже готовы запустить такой пластик в производство. Однако, видимо, инвесторы еще не осознали все преимущества эко-новинки и почему-то не спешат идти на контакт с исследователями.
– сетует профессор СФУ Екатерина Шишацкая.
