Изучены закономерности разложения биополимеров в почве

Источник: artpack.by

В последнее время большое внимание уделяется выпуску полимеров, которые могут разлагаться под действием микробов до безвредных соединений. Пока открываются небольшие, экспериментальные заводы по производству таких материалов. Но в будущем, возможно, они смогут значительно потеснить нефтяные пластики. В такой ситуации важно как можно больше знать о процессах разложения биополимеров. До сих пор ученые ограничивались изучением механизмов разрушения в лабораторных условиях. Исследователи из нескольких красноярских институтов СО РАН (Институт биофизики, Сибирский федеральный университет, Институт химической биологии и фундаментальной медицины, Института физики им. Л. В. Киренского) провели опыты на природе, в естественной среде. Предварительно были изготовлены диски из ПГА (полиэфиров гидроксиалкановых кислот). Данные полимеры получаются из особых бактерий, которые в процессе жизнедеятельности синтезируют и накапливают их в своих клетках.

Эксперимент проходил в два этапа, с промежутком в три года. На каждом этапе на три месяца (все лето) диски зарывались в почву под различными деревьями. Изучалась динамика изменения массы образцов и факторы, влияющие на этот процесс. Выяснилось, что скорость разрушения во многом зависит от исходного состава и структуры вещества. Полимеры в аморфной фазе разлагались быстрее, чем кристаллические образцы. Кроме того, успешнее разрушались ПГА с гибридными (сополимерными) молекулами. Что касается внешних факторов, то быстрому разложению способствовали высокая влажность почвы, большое количество микроорганизмов и близость лиственницы. Под березами диски разрушались гораздо медленнее. Ученые обратили внимание, что количество микробов на поверхности дисков было выше, чем в окружающей почве.

Это означает, что образцы были колонизированы сообществами микроорганизмов, предпочитающих питаться именно полимерами, а не обычным почвенным субстратом. Исследователи досконально изучили качественный и количественный состав таких «лакомок», а также проследили изменение характеристик колоний деструкторов в течение времени. Результаты проведенных экспериментов позволяют более точно оценивать параметры разрушения ПГА в почве. Это может способствовать увеличению производства и использования изделий из этих биополимеров. Кроме того, ПГА может получить и новое, ранее неизвестное применение — в качестве основы для долговременного внесения в почву различных веществ. Можно включить в состав полимеров такие вещества, как инсектициды или удобрения, а затем закопать их в землю. Тогда выделение активных соединений в окружающую среду будет происходить постепенно, по мере разложения полимерной основы.