Инженеры научились превращать пластиковые отходы в съедобное печенье с помощью перепрограммированных дрожжей
В основе процесса — ПЭТ из бутылок и сельскохозяйственные отходы вроде кукурузных стеблей
Дрожжи производят кислоты, жиры и белки, из которых печатают высокобелковые батончики µBites
Работу финансирует NASA в рамках конкурса на еду для дальнего космоса
Реальных дегустаций ещё не было — команда ждёт одобрения этического комитета
В пластике мало приятного. Большинство производственных процессов до сих пор завязано на ископаемое топливо, разлагается он нередко поколениями, а его микроскопические остатки загрязняют планету — и наши тела заодно. Но инженеры-химики из Университета Южного Иллинойса в Карбондейле разрабатывают при поддержке NASA процесс, который превращает токсичный пластик во что-то неожиданно съедобное — и, возможно, даже вкусное.
Источник изображения — popsci.com
Согласно работе, представленной на осенней встрече Американского химического общества, перепрограммированные дрожжи теперь способны превращать пластик и даже сельскохозяйственные отходы во вкусоароматические молекулы и усваиваемые белки.
«Мы пытались разработать технологии для переработки пластика во что-то более ценное, — объясняет микробиолог Лахиру Джаякоди. — И подумали: почему бы не сосредоточиться на производстве еды? Ведь пластик — это углерод, и еда — это углерод».
Почему именно ПЭТ и почему именно дрожжи
Метод команды сосредоточен на полиэтилентерефталате (ПЭТ) — распространённой разновидности пластика, из которой обычно делают бутылки. ПЭТ насыщен углеродом, а значит, гипотетически может быть переработан в белковоподобные молекулы. Сделать это можно и в лаборатории с помощью растворителей и химических добавок, но есть более изящный вариант — привлечь к делу микроорганизмы вроде дрожжей.
Учёные перепрограммируют крохотные организмы на пользу человечеству далеко не впервые. Например, производство инсулина когда-то опиралось на извлечение гормона из поджелудочных желёз животных, а теперь отрасль преимущественно использует модифицированные дрожжи. Джаякоди хочет применить схожие принципы к пластиковой проблеме планеты.
«Способ решить это, я убеждён, — использовать микробов», — говорит он.
Как устроен процесс
Исследователи перепрограммировали разные дрожжи, включая те, что обычно используются в выпечке, так, чтобы те «жаждали» молекул, содержащихся и в пластике, и в сельскохозяйственных отходах. Затем ПЭТ, кукурузные стебли и другие остатки биомассы пропустили через новый процесс под названием окислительное гидротермальное растворение.
Как следует из названия, воду и кислород нагревают до крайне высокой температуры, что расщепляет ненужные материалы на микроскопические фрагменты. После этого в раствор вводят перепрограммированные дрожжи, которые принимаются поглощать прежде непривлекательные соединения. Дрожжи производят сразу несколько базовых пищевых молекул — кислоты, жиры и белки.
Эти компоненты в итоге смешивают с подсластителем и крахмалом, получая пасту, которую можно напечатать на 3D-принтере в виде высокобелкового печенья. Химики назвали его µBites — «микробайты».
Ключевая деталь, которая обычно теряется в заголовках: пластик здесь не превращается в еду напрямую. Он служит источником углерода для микроорганизмов — примерно так же, как сахар служит источником углерода для обычных пекарских дрожжей. Съедобны продукты жизнедеятельности микробов, а не переработанная бутылка.
Пробовать пока некому
Хотя футуристическое лакомство получило высокие оценки за аромат, а лежащая в основе наука предполагает, что µBites безопасны для употребления, исследователям ещё предстоит дождаться одобрения институционального комитета, прежде чем начинать настоящие дегустации.
Осторожность здесь понятна и оправданна. Главный вопрос к любой такой технологии — не вкус, а чистота итогового продукта: не переносятся ли в него добавки, красители и катализаторы из исходного пластика, а также сурьма, которую традиционно применяют при производстве ПЭТ. Именно на подтверждение отсутствия таких примесей и уходит основное время в подобных проектах.
Тем временем инженеры программируют дрожжи и на другие задачи:
- превращать растительную биомассу в ванильный ароматизатор;
- перерабатывать этиленгликоль из ПЭТ в бета-каротин — надёжный источник витамина A.
Космос, подводные лодки и вполне земной голод
Команда Джаякоди видит будущие версии µBites и подобных продуктов ценным пунктом меню в средах с ограниченными ресурсами — на подводных лодках и даже в космосе. Отсюда и финансирование от NASA в рамках конкурса Deep Space Food Challenge: в длительном полёте невозможно взять с собой запас еды на годы, а вот перерабатывать отходы корабля в питание — задача, ради которой стоит стараться.
Однако ближайшая польза может оказаться куда более земной. Джаякоди ссылается на свежие оценки, согласно которым мировой спрос на продовольствие вырастет к 2050 году на величину до 56%, из-за чего примерно треть населения Земли окажется под угрозой голода.
«Микробы очень умны. Мы используем их свойства, чтобы решить проблемы, которые сами и создали», — резюмирует исследователь.
Стоит трезво оценивать и сроки. Даже при удачных дегустациях путь к столу лежит через регуляторное одобрение как нового вида пищи — процедуру, которая в США и ЕС занимает годы, а в странах СНГ потребует собственной сертификации. Плюс психологический барьер: печенье из бутылки придётся не только разрешить, но и убедить людей его есть. С белком из насекомых, который безопаснее и дешевле, эта задача до сих пор не решена.
