Действительно ли грибы способны разлагать пластик?

4 миллиона видов грибов в мире открывают перед нами безграничные возможности – от создания альтернативных строительных материалов и текстиля до очистки окружающей среды от токсинов и получения новых источников растительных белков. Теперь ученые обращаются к грибам и микоремедиации, чтобы решить наш кризис загрязнения пластиком.

Что такое микоремедиация?

Микоремедиация – это одна из форм биоремедиации: внедрение микроорганизмов или других форм жизни для расщепления загрязнителей окружающей среды на загрязненных территориях. Биоремедиация применяется для очистки нефтяных разливов, промышленных объектов, “коричневых полей” и даже участков Суперфонда. При этом часто используются бактерии для разложения загрязняющих веществ и возвращения питательных веществ в окружающую среду. Микоремедиация отличается тем, что в ней вместо бактерий используются грибы. Мицелии – нитевидные корневые системы грибов, растущие под грибницей, – потребляют пищу извне, используя свои ферменты для расщепления молекул загрязняющих веществ и токсинов. По сути, они переваривают поверхность, на которой растут, и превращают ее в питательные вещества.

Это замечательный метод, который используется для очистки промышленных и сельскохозяйственных отходов – цианотоксинов, гербицидов и пестицидов – и иногда превращает их в съедобные грибы с высоким содержанием белка. Грибы использовались для очистки разливов нефти, загрязненной почвы и тяжелых металлов на зрелых полях. Вешенки способны удалять кишечную палочку из загрязненных вод, а также наполненный токсинами пепел от лесных пожаров, который попадает в водные пути.

А теперь мы начинаем понимать их потенциал в расщеплении одного из самых распространенных загрязнителей нашего поколения – пластика.

Потенциальное применение

Свалки и морские пластиковые пятна

Пластик не разлагается, а лишь распадается на мелкие кусочки с течением времени. Это означает, что 8,3 миллиарда тонн пластика, которые были произведены с 1950-х годов, все еще существуют в той или иной форме. Особую обеспокоенность вызывают свалки, на которых с 2018 года скопилось 27 миллионов тонн пластика. Как же можно использовать грибы для расщепления пластика в этих безвоздушных и бессолнечных условиях?

Возможно, ответ на этот вопрос дает Pestalotiopsis microspora. В исследовании 2011 года, проведенном в Йельском университете, говорится, что этот редкий гриб, найденный студентами во время учебно-исследовательской поездки в тропические леса Амазонии в Эквадоре, способен разлагать распространенный тип полимерного пластика, называемый полиэфирным полиуретаном, наряду с несколькими другими грибами из рода Pestalotiopsis. Эти грибы могут использовать пластик в качестве основного источника углерода, превращая его в органическое вещество. Pestalotiopsis microspora может делать это как в жидкой, так и в почвенной суспензии в темной среде без кислорода, что означает, что он может быть полезен на свалках, в центрах переработки отходов и даже в океанских пластиковых гигантах, таких как Большое тихоокеанское мусорное пятно. Он работает быстро, разлагая части пластика всего за две недели.

В 2017 году ученый Сехрун Хан из Куньминского института ботаники собрал гриб Aspergillus tubingensis, растущий на городской свалке в Исламабаде (Пакистан). Он обнаружил, что этот гриб способен в течение нескольких недель расщеплять полиуретан – пластик, широко используемый в производстве крупной бытовой техники, искусственной кожи, губок и синтетических волокон. Ферменты и мицелий гриба разрушают связи между молекулами, а затем расщепляют их.

Материал, не подлежащий переработке

Не все пластики могут быть переработаны, или сделать это крайне сложно. Например, на полипропилен приходится 28 % всех пластиковых отходов в мире, но лишь 1 % из них перерабатывается. Он используется для изготовления бытовых предметов, таких как игрушки, промышленные изделия, например, детали автомобилей, пластиковая упаковка, например, контейнеры для еды и липкая пленка, а также текстиль, что делает его широко распространенным пластиком, для которого существует мало решений по переработке.

Исследование, проведенное Школой химической и биомолекулярной инженерии Сиднейского университета, показало, что два вида грибков, обычно встречающихся в растениях и почве, – Aspergillus terreus и Engyodontium album – способны расщеплять этот вид пластика после предварительной обработки теплом, ультрафиолетовым светом или кислотным раствором, называемым реагентом Фентона. Через 30 дней инкубации пластик уменьшился на 21 %, а через 90 дней – на 25-27 %. Исследователи полагают, что если они еще больше оптимизируют условия процесса, то смогут увидеть сокращение времени деградации.

Вешенки также могут разрушать предметы, содержащие неперерабатываемый пластик. Испытания, проведенные компанией Fungi Solutions в Мельбурне, показали, что они способны за семь дней разложить большинство токсинов и микропластик, содержащийся в окурках, которые являются одним из основных видов пластиковых отходов, обнаруженных в океане. Группа считает, что, утилизировав таким образом 1,2 миллиона окурков, они смогут вывезти их со свалок.

В доме

Даже в случае с пластиковыми отходами в вашем собственном доме на помощь приходят вешенки. Pleurotus ostreatus и Pleurotus pulmonarius – оба вида вешенок – оказались способны разлагать пластик ПЭТ (полиэтилентерефталат) в течение 30-60 дней. ПЭТ обычно используется для изготовления пластиковых бутылок для воды, которых ежегодно производится 600 миллиардов штук, и лишь небольшой процент из них попадает на переработку.

Грибок Mutarium может стать решением этой проблемы. Созданная Катариной Унгер из Утрехтского университета в Нидерландах, система переработки содержит капсулы из агара и пластика, обработанные ультрафиолетом. Вешенка и грибы с раздвоенными пластинками питались этими капсулами в течение нескольких месяцев. Ученые предполагают, что более мелкие версии Fungi Mutarium будут использоваться в домах, а более крупные системы – в центрах переработки или утилизации отходов для общественного использования. Некоторые грибы, питающиеся пластиком в таких системах, даже съедобны – например, гриб Fungi Mutarium, который производит съедобный мицелий.

На заметку:
Поскольку кризис загрязнения окружающей среды пластиком только нарастает, нам необходимо найти способы как сократить его потребление, так и рационально утилизировать огромное количество отходов. Микоремедиация – это возможность справиться с пластиковыми отходами естественным путем, возможно, даже в мировом масштабе.