На зміну традиційним пластикам, що зберігаються в навколишньому середовищі століттями, приходять нові матеріали, здатні до біологічного розкладання.
Пластикове забруднення - бич сучасної цивілізації. Матеріал, який завдяки своїй легкості і міцності завоював весь світ, зрештою перетворився на нерозв'язну проблему. Найбільш відомий приклад того, як пластик може завдавати шкоди природним екосистемам, - Велика сміттєва пляма в Тихому океані, що являє собою «суп» з частинок пластику різного розміру. Морські птахи, черепахи і риби нерідко проковтують частинки пластику, прийнявши їх за їжу, і гинуть.
Причина довголіття пластикового сміття проста. Молекули полімерів, вироблених з природного газу або нафти, дуже міцні і стійкі до впливу зовнішніх факторів - наприклад, до УФ-випромінювання і окислення киснем повітря. Мікроорганізми, які в екосистемах відповідають за «переробку» органічної речовини, також не можуть їх розщепити, оскільки в ході еволюції не стикалися з таким типом субстрату, а значить, не виробили відповідних ферментів.
Очевидно, що для збереження навколишнього середовища необхідно відмовитися від традиційних пластиків на користь інших матеріалів, схожих на них за властивостями, але володіють здатністю до розкладання в природних умовах. Серед розроблених на сьогоднішній день біорозкладаних пластиків найбільшою популярністю користуються поліефіри. Завдяки наявності в складі молекули ефірного зв'язку вона стає «вразливою» для бактерій і грибів.
Один з найпоширеніших біорозкладених пластиків - полілактид. Його виробляють шляхом збражування крохмалю та інших полісахаридів, одержуваних з рослинної сировини: кукурудзи, картоплі, цукрових буряків, - до молочної кислоти, яку потім полімеризують у присутності каталізатора. Полілактид - прозорий пластик, який за властивостями нагадує традиційні полімери, такі як полістирол, з якого сьогодні виробляють основну масу одноразових харчових контейнерів, і ПЕТ, з якого виготовляють пляшки для води і напоїв. Єдиним недоліком полілактиду є його низька температура скловування, через що склянки з півілактида втрачають форму при контакті з гарячими рідинами. Тим не менш, полілактид застосовується для виробництва харчової упаковки, одноразового посуду, столових приладів, пляшок, пластикових контейнерів і навіть текстильних волокон.
Найбільш екзотичними біорозкладеними полімерами по праву можна назвати полігідроксиалканоати, не тільки через назву, але і тому, що їх виробляють бактерії. В умовах нестачі необхідних для зростання сполук фосфору і азоту, але при надлишку глюкози, бактеріальна клітина запасає «зайві» вуглець і енергію у вигляді гранул полігідроксиалканоатів діаметром 0,2-0,5 мкм. За властивостями вони нагадують поліпропілен, один з найпопулярніших пластиків, тому сьогодні активно ведуться дослідження можливості їх напрацювання в промислових масштабах.
Починалося виробництво цих полімерів з виділення їх з бактеріальної біомаси - досить дорогого способу. Сьогодні вдається знизити витрати за рахунок напрацювання їх у рослинах. Для цього в хлоропластах Arabidopsis thaliana були експресовані ферменти бактерії Ralstonia eutropha, що відповідають за синтез полігідроксиалканоатів. Результатом стало утворення в хлоропластах гранул полімерів у значних кількостях - до 14% сухої ваги листа.
Через досить високу вартість полігідроксиалканоати все ще не використовуються для виробництва товарів масового споживання, проте вони вже успішно застосовуються в медицині - для створення шовного матеріалу та імплантів, здатних до розсмоктування. В організмі людини ці полімери повільно розпадаються на безпечні для здоров'я 3-гідроксикислоти.
Цікаво, що з викопної вуглеводневої сировини теж можна виробити біорозкладені пластики, наприклад, полібутиленсукцинат і полікапролактон. Їх часто додають до крохмалю, щоб надати йому стійкість до розмокання, і з отриманої суміші виробляють одноразовий посуд, упаковку, плівку для мульчування.
За матеріалами ГК «ОптиКом»