Личинки мучного хрущака против пластика: научный прорыв в борьбе с загрязнением

Уникальное открытие: насекомые, способные разлагать пластик

В ноябре 2024 года учёные из Международного центра физиологии и экологии насекомых (ICIPE) в Найроби, Кения, совместно с Кенийским институтом промышленных исследований и разработок (KIRDI) опубликовали исследование, доказывающее, что личинки мучного хрущака (Tenebrio molitor) способны питаться полистиролом – одним из самых распространённых пластиковых материалов.

Исследованием руководила Фатхия Хамис, ведущий научный сотрудник ICIPE, в сотрудничестве с группой микробиологов и энтомологов из Университета Найроби. Их работа получила поддержку со стороны Nature Research, где были опубликованы ключевые результаты.

Почему полистирол – глобальная проблема?

Полистирол, из которого изготавливаются упаковочные материалы, пенопласт и одноразовая посуда, является одним из наиболее трудноразлагаемых пластиков. Средний срок его естественного разложения в природе составляет от 10 до 100 лет, а переработка традиционными методами остаётся дорогостоящей и загрязняющей окружающую среду.

Факты о полистироле:

Полистирол составляет более 7% от всех пластиковых отходов в мире.

90% всего полистирола не перерабатывается и отправляется на свалки.

Химическая переработка полистирола требует больших затрат энергии и может выделять токсичные соединения.

Эксперимент: могут ли насекомые заменить заводы по переработке пластика?

Учёные разделили личинок мучного хрущака на три группы с различными типами питания:

1. Только полистирол – личинки могли его переваривать, но их рост был замедленным.

2. Только отруби – насекомые развивались нормально.

3. Смешанный рацион (полистирол + отруби) – скорость потребления пластика была значительно выше, личинки оставались жизнеспособными.

В среднем, в течение испытательного периода личинки разложили около 11,7% полистирола. Это означает, что насекомые не могут питаться исключительно пластиком, но в сочетании с органической пищей перерабатывают его значительно быстрее.

Как личинки разлагают пластик?

Ключевым открытием стало то, что разложение полистирола происходит благодаря специфическим бактериям в кишечнике личинок.

Анализ кишечной микрофлоры выявил бактерии родов Citrobacter, Klebsiella и Lactococcus, способные вырабатывать ферменты, расщепляющие полистирол на более простые, нетоксичные соединения.

Почему это важно?

Эти бактерии не наносят вреда окружающей среде.

Ферменты, выделяемые бактериями, могут быть использованы в промышленности для биологической переработки пластика.

Это открытие может привести к созданию экологичных систем утилизации пластмасс.

Перспективы использования технологии

Исследование показало, что кишечные бактерии мучного хрущака могут адаптироваться к специфическим условиям и быстрее перерабатывать пластик, если их диета включает органические материалы.

Будущие возможности:

1. Разработка ферментативных технологий переработки пластика.

2. Использование бактерий в биореакторах для уничтожения пластиковых отходов.

3. Создание биоразлагаемых пластиков, разлагающихся под воздействием ферментов.

Проблемы и вызовы

Хотя исследование показало обнадёживающие результаты, остаётся несколько вызовов:

Скорость переработки пластика остаётся низкой – пока миллионы тонн пластика переработать таким способом невозможно.

Биологическая безопасность – необходимо исключить возможные негативные последствия для экосистем.

Масштабируемость технологии – создание биотехнологических установок, использующих ферменты личинок, требует дополнительных исследований.

Заключение

Работа учёных ICIPE и их коллег представляет собой прорыв в области биологической переработки пластика. Теперь перед научным сообществом стоит задача разработать эффективные и доступные технологии, которые позволят использовать это открытие в промышленности.

Если эта технология будет успешно внедрена, в будущем человечество может существенно сократить пластиковые отходы без необходимости сжигать пластик или использовать химическую переработку. Насекомые и их уникальные бактерии могут стать ключом к новой экологической революции.

Автор: Ян Корэуш