В Красноярском научном центре СО РАН учёным под руководством доктора биологических наук Татьяны Воловой удалось добиться прорыва в области биотехнологий: ими выделен уникальный штамм бактерий Cupriavidus necator, который способен с исключительной эффективностью преобразовывать отходы рыбной промышленности в экологически чистый биопластик. Эта научная разработка не только позволила решить острые вопросы современности, связанные с утилизацией отходов и загрязнением окружающей среды, но и открыла путь к появлению новых технологий для получения зелёных полимерных материалов. Результаты инновации подтверждены патентом, полученным коллективом ФИЦ КНЦ СО РАН при поддержке Минобрнауки России.
Биопластик нового поколения: перспектива для устойчивого развития
Экологическая ситуация в мире требует поиска эффективных путей утилизации промышленных отходов. Одним из самых перспективных решений является производство биопластиков, которые полностью разлагаются и не наносят вреда природе. Сегодня известно, что микроорганизмы способны синтезировать полигидроксиалканоаты — биоразлагаемые полимеры, используя разнообразные органические субстраты, в том числе рыбоотходы. Однако большинство изученных ранее бактерий имеют низкую жизнеспособность или не могут эффективно перерабатывать жиры, что ограничивает промышленную востребованность их применения.
Cupriavidus necator: российский штамм с выдающимися свойствами
Специалисты Института биофизики СО РАН, входящего в состав ФИЦ КНЦ СО РАН, сумели не только выделить нужный вид бактерии Cupriavidus necator из почвы в районе Красноярска, но и, используя методы селекции, «отобрать» штамм с рекордными производственными качествами. Преимущество найденной разновидности заключается в ее высокой липазной активности: это означает, что бактерия легко расщепляет сложные жиры, содержащиеся в рыбоотходах, не требуя предварительной, дорогостоящей обработки сырья. Такой подход делает производство биоразлагаемого пластика быстрее и дешевле, значительно повышая его экономическую целесообразность.
Уникальность штамма Cupriavidus necator состоит в умении трансформировать до 80% выделенных из рыбных отходов жиров в специализированную биомассу. До 70% массы бактерий составляет ценный полимер – прямой аналог промышленных пластиков, например, полипропилена. При этом процесс получения полимера отличается высокой экологичностью: не происходит выброса вредных веществ или образования неутилизируемых остатков.
Гибкость и инновации: регулирование свойств биоматериала
Огромным преимуществом разработки стала способность управлять свойствами выходного продукта — биопластика. Учёные доказали, что, корректируя состав питательной среды, можно «запрограммировать» бактерии на синтез пластика с нужной структурой: от прочного и кристаллического до гибкого и эластичного, напоминающего синтетическую резину. Такой диапазон позволяет получить материалы для покрытия, пищевой упаковки, медицинских изделий и других востребованных в промышленности областей.
По словам заведующей лабораторией хемоавтотрофного биосинтеза, профессора Татьяны Воловой, именно подобные исследования станут фундаментом “замкнутых” производственных циклов нынешнего и будущего столетия, когда каждое звено технологической цепи работает в тесной связи с другим, а отходы переработки становятся полноценным ресурсом для новых производств.
Преимущества для экологии и экономики
Внедрение российских разработок, проводимых в Красноярском научном центре СО РАН, при поддержке Минобрнауки России и ФИЦ КНЦ СО РАН, обещает настоящую революцию как для экологии, так и для промышленности. Использование рыбных отходов для производства биопластика значительно снижает затраты, сокращает объёмы мусора, позволяет минимизировать выбросы и уменьшить потребность в нефти как источнике сырья. Кроме того, полученные полимеры успешно разлагаются в естественных условиях, не накапливаясь во внешней среде и не нарушая баланся экосистемы.
Разработанная технология ориентирована не только на российский рынок — она может быть масштабирована и эксплуатироваться во всем мире, где есть развитая рыбоперерабатывающая промышленность и накапливаются крупные объёмы отходов. Производство «зелёного» пластика становится не только вкладом в защиту природы, но и экономически выгодным бизнес-проектом для современной России.
Устремление в будущее: наука на страже планеты
Работа исследовательского коллектива под руководством Татьяны Воловой в Красноярском научном центре СО РАН демонстрирует, как фундаментальные биотехнологические поиски способны приводить к прикладным инновациям с реальным эффектом для людей и природы. Акцент на экологии, поддержка молодых учёных, интеграция российской науки в мировое научное сообщество — всё это базовые элементы Национального десяти-летия науки и технологий, объявленного Минобрнауки России.
Информация предоставлена ФИЦ КНЦ СО РАН.
Источник: scientificrussia.ru
