Исследователи из Японии представили инновационный метод, способный продлить срок службы биоразлагаемых пластиков, используя отходы крабовых панцирей из аквакультуры и пищевой промышленности. Их работа, опубликованная в журнале Polymer Degradation and Stability, показывает, что добавление панцирей в пластик может замедлять его разрушение в морской воде.
Биоразлагаемые пластиковые материалы часто рассматриваются как решение проблемы загрязнения океанов, но они обладают интересным парадоксом: некоторые из них разлагаются слишком медленно, в то время как другие теряют прочность слишком быстро. Это особенно критично для рыболовных сетей и аналогичного оборудования, которое должно оставаться надежным в эксплуатации и безопасно исчезать, не оставляя следов в природе.
Команда из Университета Гунмы провела эксперименты с полимером PHBV (поли-3-гидроксибутират-з-гидроксивалерат). Исследователи сравнили процессы разрушения образцов в морской воде с добавлением крабовых панцирей и без них. Результаты показали, что образцы с добавками потеряли на 20% меньше массы за четыре недели по сравнению с образцами без панцирей, что сохранялось и на восьмой неделе.
Микробы предпочитают панцирь пластику
Интересно, что замедление разложения не связано с механической защитой, а возникает благодаря перестройке микробного сообщества, обитающего на поверхности пластика. Соединения, содержащиеся в панцирях, изменяли состав бактерий, которые вместо разрушителей полимера начали питаться компонентами самих панцирей. Это замедлило активацию генов, отвечающих за распад материала.
Важную роль в этом процессе играет хитин — естественный полисахарид, составляющий основу экзоскелетов крабов и других членистоногих. Микроорганизмы сначала перерабатывают хитин в качестве источника питательных веществ, и лишь затем переходят к менее привлекательным пластиковым материалам. С учетом того, что крабы многократно линяют в течение жизни, мягкопанцирные виды, такие как крабы, оттачиваются в кулинарии.
Перспективы использования отходов
По мнению ученых, отходы морепродуктов могут стать дешевым и доступным ресурсом для экологических технологий. Отходы, возникающие при ловле и переработке крабов, могут находить новое применение, например как сырье для биопластиков или даже оптических компонентов благодаря свойствам хитозана, производимого из хитина. Этот материал обладает антибактериальными свойствами и может оказывать подавляющее действие на патогенные микроорганизмы, что делает его привлекательным для использования в биоматериалах.
