Биопластик из манго и морских Водорослей

Известно, что одна из глобальных экологических проблем - загрязнение планеты пластиком. Его мельчайшие частицы, невидимые глазу, окружают нас повсюду. Они проникают глубоко в Землю, присутствуют в воде и в продуктах питания. Они практически не разлагаются, и срок их существования во много раз превышает продолжительность жизни человека. Вот почему так важно найти альтернативу традиционным пластиковым материалам.

Вы когда-нибудь слышали о тихоходках (лат. «Tardigrada»)?

Это милые микроскопические (0,1—1,5 мм) беспозвоночные “водяные медведи”, c полупрозрачным телом, из четырех сегментов и головы. Из-за микроскопических размеров и способности переносить неблагоприятные условия они распространены повсеместно: от Гималаев (до 6000 м) до морских глубин (ниже 4000 м). Тихоходок находили в горячих источниках, подо льдом (например, на Шпицбергене) и на дне океана. Распространяются они пассивно — ветром, водой, различными животными.

Тихоходки привлекли внимание исследователей своей поразительной выносливостью. Выживают тихоходки в основном за счёт приняли ряда используемых стратегий:

• Аноксибиоз – относится к криптобиотическому состоянию, которое стимулируется очень низким или отсутствием кислорода среди водных тихоходок. Когда уровень кислорода значительно низок, тихоходка реагирует, становясь жесткой, неподвижной и вытянутой. Это позволяет им выжить от нескольких часов (для экстремальных водных тихоходок) до нескольких дней без кислорода и в конечном итоге стать активными, когда условия улучшаются;
• Криобиоз – это форма криотобиоза, на которую влияют низкие температуры. Когда температура окружающей среды падает до уровня замерзания, тихоходки реагируют, образуя бочкообразные бочки для защиты мембраны;
• Осмобиоз – в водном растворе с высокой ионной силой (такой как высокий уровень соли) некоторые организмы не могут выжить и, таким образом, отмирают. Тем не менее, большое количество тихоходок, обнаруженных в пресноводных средах и наземных средах обитания, выживают в форме криптобиоза, известного как осмобиоз;
• Ангидробиоз – это реакция выживания на потерю воды в результате испарения. Для различных организмов вода важна для таких процессов, как газообмен и другие внутренние механизмы. Для большинства пресноводных тихоходок выживание во время обезвоживания невозможно. Тем не менее, для большого количества Eutardigrada выживание в таких условиях достигается за счет сокращения и втягивания головы и лап. Затем организмы превращаются в бочки, способные выживать после высыхания.

При наступлении неблагоприятных условий они способны на годы впадать в состояние анабиоза, а при наступлении благоприятных условий довольно быстро оживать. В состоянии анабиоза тихоходки выносят невероятные нагрузки.

• Температура. Выдерживают пребывания в течение 20 мес. в жидком воздухе при -193°C, восьмичасовое охлаждение жидким гелием до -271°С; нагрев до 60—65°С в течение 10 ч и до 100 °C в течение часа.
• Ионизирующее излучение в 570 000 рентген убивает примерно 50 % облучаемых тихоходок. Для человека смертельная доза радиации составляет всего 500 рентген.
• Атмосфера: Оживали после получасового пребывания в вакууме. Довольно долго могут находиться в атмосфере сероводорода, углекислого газа.
• Давление: При эксперименте японских биофизиков «спящих» тихоходок помещали в герметичный пластиковый контейнер и погружали его в заполненную водой камеру высокого давления, постепенно доведя его до 600 МПа (ок. 6000 атмосфер), что почти в 6 раз выше уровня давления в самой низкой точке Марианской впадины. При этом неважно, какой жидкостью был заполнен контейнер: водой или нетоксичным слабым растворителем перфторуглеродом С8F18, — результаты по выживаемости совпадали.
• Влажность: известен случай, когда мох взятый из пустыни спустя приблизительно 120 лет после его иссушения поместили в воду, находящиеся в нём тихоходки ожили и были способны к размножению.
• В сентябре 2007 Европейское Космическое агентство отправило несколько особей в космос, на высоту в 160 миль. Некоторые водяные медведи были подвержены только воздействия вакуума, некоторые еще и радиационному, в 1000 раз превышающему фон Земной радиации. Все тихоходки не только выжили, но еще и отложили яйца, успешно размножившись.

Микропластики – практически такие же крошечные, нерастворимые в воде демоны, похожи на тихоходок: невидимые объекты, которые загрязняют каждую щель земли, от глубин земных океанов до соли, которую мы посыпаем в нашу пищу. Как и тардиграды, они прослужат долго - гораздо дольше, чем нам бы хотелось.

В поисках устойчивых пластмассовых альтернатив стажер-исследователь из Института биологической химии Академии Синика (Academia Sinica) на Тайване сумел синтезировать новый биоразлагаемый материал. Денксибел Монтинола, родом из Себу, Филиппины, разработал биопластик с использованием биополимеров, известных как пектин и каррагинан. Для получения каррагинана Монтинола использовал морские водоросли, а пектина - кожуру манго. И то, и другое на Тайване и на Филиппинах доступно в изобилии. А на родине ученого манго и водоросли доступны в изобилии и в больших объёмах экспортируются.

Полученный Монтинолой биопластик существенно лучше, чем пластик, который мы используем в настоящее время. Во-первых, он растворим в воде, а это значит, что он полностью растворится, а не распадётся на крошечные пластиковые частицы и не попадёт в организмы морских животных.

Во-вторых, он обладает высокой прочностью, и при этом на столько пластичен, что свободно повторяет движения нашего тела. Это свойство может позволить использовать новый материал в медицине: “Мы можем не только сделать из него биопластик, но и создать тканевый каркас – экологически чистый бинт или пластырь, которые смогут, например, защитить обожженный участок нашей кожи или остановить местное кровотечение”, - сказал Монтинола в интервью «Cebu Daily News».

По ряду важных параметров биопластик Монтинолы превосходит многие традиционно используемые людьми виды пластика. Новый материал безопасен для людей и не представляет угрозы для экологии планеты.

Ранее американские биохимики нашли другую экологичную альтернативу пластику. Они создали пищевые упаковки из нового гибридного материала. В его основе два компонента: хитин, получаемый из панцирей крабов, и целлюлоза - клеточный компонент растений. Продукты в такой плёнке хранятся дольше, а сама она разлагается быстрее, чем пластик, и при этом не наносит вред окружающей среде.

По материалам сайтов: organicwoman.ru, vice.com, tainy.net