Портал функционирует при финансовой поддержке Федерального агентства по печати и массовым коммуникациям.

Проект-исследование «Бактерии против пластика»

Мы используем пластик каждый день. Из-за прочности, водонепроницаемости и дешевизны он стал невероятно популярен, а с момента его изобретения прошло  всего 100 лет. Чтобы мы с вами могли наслаждаться одноразовыми стаканчиками и доступной техникой, нужно производить пластик в больших количествах; при этом, согласно изданию The Guardian, пластиковый пакет используется в среднем 12 минут, а разлагается около 450 лет. Тем временем население Земли растет, а вместе с ним растет и ежегодное потребление пластика. Последние 70 лет темпы производства пластмасс экспоненциально увеличиваются (Рис. 1). А вот как эффективно бороться с пластиковыми отходами — пока не понятно...

Относительно недавно ученые начали разработку различных способов разложения пластика на простые вещества, а не на микропластик. Одним из первых открытий в этой сфере стала бактерия, которая может “поедать” PET.

Рис. 1. Темпы производства пластика за последние 70 лет по данным IDTechEx Research.
Рис. 2. Принцип работы сканирующего зондового микроскопа.
Рис. 3. Поверхность пленки LDPE-bio в исходном состоянии и после 60 дней инкубации с бактериями (следующее фото).
Наука и жизнь // Иллюстрации

В 2016 году ученым из технологического института Киото (Япония) удалось определить, какой именно микроорганизм “съедал” пластиковые бутылки. Исследовав 250 образцов почвы и воды, находившихся рядом с местами разложения PET, ученые выяснили, что ответственна за биодеградацию пластика была бактерия Ideonella sakainesis. Более того, эти же ученые смогли выделить фермент, с помощью которого происходило разрушение пластика. В данный момент ведется работа над повышением эффективности данного фермента в разложении пластика. Предполагается, что через некоторое время появиться возможность массового производства данного “вещества”, с помощью которого можно будет эффективно избавляться от пластика. Но это только PET, который составляет всего 3% от общего количества пластиковых отходов, а что делать с остальным пластиком?

На этот вопрос сейчас пытаются ответить ученые во всем мире, а ученице 10 класса Лицея “Вторая Школа” Анне Филюриной удалось поучаствовать в одном из таких исследований. В рамках этого исследования ученые из Московского университета имени М.В.Ломоносова изучали возможности разложения пластика LDPE-bio (биоразлагаемый пластик, из которого делают контейнеры и различные виды пленки).

Перед ученицей стояла задача математически описать образцы пластика до и после инкубации с бактериями, поскольку к этому моменту уменьшение массы образцов было уже обнаружено. Для исследования рельефа образцов был использован сканирующий зондовый микроскоп, зонд которого (кантилевер) скользит по поверхности и считывает ее рельеф (Рис. 2).

Всего было просканировано 7 образцов ( 3  после инкубации с бактериями и 4 контрольных). Хотя визуально поверхность образца до инкубации с бактериями более шероховатая чем после, для каждого из образцов были рассчитаны средняя шероховатость и мера эксцесса в программе FemtoScan Online. Эти показатели позволяют математически описать “степень” гладкости или шероховатости поверхности. Далее было произведено сравнение этих показателей для контрольных образцов и  тех, что инкубировались  с бактериями в течение 60 дней (Рис. 3). В результате сравнения оказалось, что поверхность образца после инкубации с бактериями значительно более гладкая, чем у контрольного образца. Таким образом, бактерии разрушили поверхность полимера, что подтверждает факт биодеградации.

Далее планируется исследование других типов пластика по этой методике для выявления эффективности инкубирования с ним бактерий в биодеградации полимера. 

Сегодня инновации в школе – это не только использование интерактивной доски и электронного дневника. Наиболее серьёзные изменения претерпевают технологии преподавания предметов школьной программы и, конечно, в целом образовательный процесс, когда у ребят появляется возможность для исследований и создания собственных уникальных разработок. 

Авторы: Анна Филюрина, Татьяна Гончарова, Иван Пылев






Портал журнала «Наука и жизнь» использует файлы cookie. Продолжая пользоваться порталом, вы соглашаетесь с хранением и использованием порталом и партнёрскими сайтами файлов cookie на вашем устройстве. Подробнее