Ученые предложили метод «рециркуляции» пластиковых отходов. Вторая жизнь мусора

Наша планета и все, что на ней живет, прогибается под тяжестью всех пластиковых отходов, которые мы производим. Объем этих небиоразлагаемых материалов только увеличивается, поэтому нам нужны новые способы быстро уменьшить их количество.



Ученые намерены разбирать синтетический пластиковый мусор на отдельные составляющие и формировать из них новые пластиковые продукты без потери их качества

Исследование демонстрирует доказательство концепции совершенно нового подхода к переработке пластика, вдохновленного тем, как природа естественным образом «перерабатывает» компоненты органических полимеров, присутствующих в нашей окружающей среде.

Этот подход основан на том факте, что одни белки в органических полимерах постоянно разбиваются на части и собираются в другие белки без потери качества строительных блоков. По сути, когда дело доходит до переработки пластика — синтетического полимера – принцип должен оставаться тем же.

Белки — одно из основных органических соединений, которые действуют как строительные блоки для всех биосубстанций. Это длинные цепочки молекул (или мономеров), известные как аминокислоты, и исследователи полагают, что способ, которым эти молекулы могут быть разбиты и реконфигурированы, также предполагает потенциальную стратегию переработки синтетических полимеров.

«Белок подобен нитке жемчуга, где каждая жемчужина — это аминокислота», — поясняет материаловед Симоне Джавери из Федеральной политехнической школы Лозанны (EPFL) в Швейцарии.

«Каждая жемчужина имеет свой цвет, и последовательность цветов определяет структуру нити и, следовательно, ее свойства. В природе белковые цепи распадаются на составляющие аминокислоты, и клетки соединяют эти аминокислоты вместе, чтобы сформировать новые белки, то есть они создают новые нити жемчуга с другой цветовой последовательностью», — добавила она.

Исследователи назвали свой подход «рециркуляцией в экономике замкнутого цикла, вдохновленной природой», или сокращенно NaCRe.


Схематический принцип работы системы NaCRe
Giaveri et al., Advanced Materials, 2021

В лабораторных тестах команда смогла разделить выбранные белки на аминокислоты, а затем собрать их в новые белки с различной структурой и использованием. В одном случае они превратили белки шелка в зеленый флуоресцентный белок, который представляет собой светящийся индикатор, используемый в биомедицинских исследованиях. Несмотря на эту деконструкцию и реконструкцию, качество белков оставалось постоянным.

Согласно анализу команды, механизмы, которые естественным образом возникают в белках, могут быть применены и к пластику, хотя разработка и масштабирование необходимой технологии займет некоторое время.

Следует учитывать существенные различия между натуральными и синтетическими полимерами, но исследователи говорят, что этот новый подход к переработке возможен — и позволит сохранить материалы в использовании в течение максимально долгого времени.

«Это потребует радикально иного мышления», — говорит материаловед Франческо Стеллаччи из EPFL. «Полимеры — это нити жемчуга, но синтетические полимеры состоят в основном из жемчуга одного цвета, и когда цвет отличается, последовательность цвета редко имеет значение».