Японские исследователи предложили необычный способ управления сроком службы биоразлагаемых пластиков в море с помощью отходов крабовых панцирей из аквакультур, краболовного промысла и пищевой промышленности. Они показали, что такие добавки способны замедлять разрушение материала в морской воде, меняя состав микробных сообществ на его поверхности. Результаты изысканий опубликованы в специализированном научном журнале Polymer Degradation and Stability.
Биоразлагаемые пластики считаются одним из решений проблемы морского мусора, однако у них есть парадокс: часть материалов распадается слишком медленно, а другие — наоборот, слишком быстро и теряют прочность еще во время эксплуатации. Это особенно критично для рыболовных сетей, лесок, сетчатых ограждений в морских питомниках и другого оборудования, которое должно выдерживать нагрузку, а затем безопасно и бесследно исчезать в окружающей среде.
Команда из Университета Гунмы исследовала популярный биоразлагаемый полимер PHBV (поли-3-гидроксибутират-з-гидроксивалерат). В эксперименте ученые сравнили его разрушение в морской воде с добавлением крабовых панцирей и без них. Через четыре недели образцы в емкости с панцирями потеряли на 20% меньше массы, чем образцы без добавок. Через восемь недель сохранялась та же пропорция.
Микробы выбирают панцирь вместо пластика
Эффект оказался связан не с механической защитой, а с перестройкой так называемой пластисферы — микробного сообщества, которое формируется на поверхности пластика. Соединения из панцирей изменяли состав бактерий: вместо организмов, активно разрушающих полимер, доминировали виды, предпочитающие питаться компонентами панциря. Это замедляло запуск генов, отвечающих за распад материала.
Главную роль играет хитин — природный полисахарид, составляющий основу покрова крабов и прочих наземных и водных членистоногих. Он служит доступным источником питательных веществ, поэтому микроорганизмы сначала перерабатывают его, а уже затем переходят к «невкусному» пластику. Большинство крабов в рамках жизненного цикла неоднократно линяет, сбрасывая хитиновый экзоскелет. Именно мягкопанцирные крабы особо ценятся в кулинарии.
По оценкам исследователей, отходы морепродуктов — дешевый и массовый ресурс, который можно повторно использовать для экологических технологий. Отходы ловли и переработки крабов не выбрасываются, а находят полезное применение. Крабовые панцири уже рассматриваются как сырье для биопластиков и даже оптических компонентов, благодаря прозрачному материалу на основе хитозана. Хитин обладает антибактериальными свойствами и может подавлять рост некоторых патогенов, что делает его интересным компонентом для биоматериалов.
Недавно мы рассказали об уникальном микроскопическом рачке, который питается только икрой крабов. А еще выяснили, почему крабы ходят боком.
Источник: hi-tech.mail.ru