Автор: Загрязнение экосистем полимерными отходами стало глобальной проблемой из-за негативных экологических последствий. Пластик представляет значительную угрозу для окружающей среды, нанося физический вред водным организмам и почвенным покровам, нарушая пищевые цепочки и выделяя токсичные вещества в водные и почвенные системы, тем самым усугубляя деградацию пресноводных рек и озёр, а также почвенной среды [1, 2]. Пластмассы, состоящие из широкого спектра синтетических полимеров, широко используются в таких отраслях, как производство упаковки и одежды, автомобилестроение, строительство, агроиндустрия.
Однако наибольшую нагрузку на окружающую среду создаёт чрезмерное производство и использование недолговечных и недорогих одноразовых изделий, таких как упаковка для питьевой воды, производимая из полиэтилентерефталата (ПЭТ) — ароматического полиэфира. Хотя ПЭТ подвергается вторичной переработке, этот процент остаётся на уровне 7-9% [3]. Следовательно, большое количество ПЭТ оказывается на свалках и в окружающей среде. Одним из способов решения проблемы накопления пластиковых отходов является их биоразложение с помощью микроорганизмов, поскольку некоторые из них способны выделять ферменты для деградации высокомолекулярных соединений, к которым относится ПЭТ [4, 5].
В настоящей работе исследована возможность деградации промышленного ПЭТ аскомицетами различных видов: Fusarium oxysporum, Trichoderma harzianum, Talaromyces sayulitensis и Lecanicillum aphanocladii. Если первые два микромицеты изучены как биодеструкторы полимеров достаточно широко, то Talaromyces sayulitensis и Lecanicillum aphanocladii практически не изучены. Образцы ПЭТ, вырезанные из бутылок для упаковки питьевой воды, являлись единственным источником углерода для микроорганизмов. Эксперименте проводили при 24°С в течение 30 суток.
и Lecanicillum aphanocladii (б).
После 30 суток воздействия микромицетов гравиметрическим методом была определена величина потери массы образцов ПЭТ и накопление массы мицелия. Теплофизические характеристики определяли методом дифференциальной сканирующей калориметрии, а анализ химической структуры проводили, используя ИК-спектроскопию. Изменение морфологии образцов ПЭТ оценивали с помощью оптической микроскопии, а изучение гидрофобности поверхности исходных образцов ПЭТ и после эксперимента анализировали, определяя угол смачивания.
Таким образом, в данной работе использование ПЭТ как единственного источника углерода для аскомицетов F. oxysporum, T. harzianum, T. sayulitensis и L. aphanocladii было изучено при Т= 24 оС в течение 30 суток. Наибольшая потеря массы образцами ПЭТ наблюдалась в эксперименте с грибами F. oxysporum (22%) и T. harzianum (17%). С помощью физико-химических методов показано изменение в химической структуре ПЭТ и его теплофизических характеристик. По совокупности данных ДСК и потери массы, можно говорить об активной деградации аморфной фазы ПЭТ посредством ферментативного гидролиза.
Благодарность: Авторы выражают благодарность д.б.н., проф. В.А. Тереховой (Институт проблем экологии и эволюции РАН) за предоставленный микромицет Trichoderma harzianum.
Литература
- J.R. Jambeck, R. Geyer, C. Wilcox et al. // Science, V. 347, 768-771, (2015).
- A. Chamas, H. Moon, J. Zheng et al. // ACS Sustain. Chem. Eng., V. 8 , 3494-3511, (2020).
- M.L. Garcia, M.R. Oliveira, T.N. Silva et al. // J. Mater. Cycles Waste Manag., V. 23, 699-706, (2021).
- Y. V. Tertyshnaya, M. V. Podzorova, A. V. Khramkova et al. // Polymers, V. 15, 1930, (2023).
- Y. Kan, L. He, Y. Luo, R. Bao // ChemBioChem., V. 22(10), 1706-1716, (2021
Авторы: Тертышная Ю.В. (Институт биохимической физики им. Н.М. Эмануэля РАН, г. Москва), Позднякова Н.Н. ( Институт биохимии и физиологии растений и микроорганизмов — обособленное структурное подразделение ФИЦ «Саратовский научный центр РАН», г. Саратов)
