Мир тонет в пластиковом мусоре, и последствия для природы катастрофичны. Но у проблемы может появиться решение — профессор Университета Хьюстона Максуд Рахман разработал способ превратить бактериальную целлюлозу, полностью разлагаемый материал, в многофункциональный аналог пластика.

Бактериальная целлюлоза — это природный полимер, который производят некоторые виды бактерий (например, Komagataeibacter xylinus). В отличие от растительной целлюлозы, она чище (не содержит лигнина) и образует плотные, гелеобразные пленки с высокой механической прочностью.

Это не просто замена бутылкам или упаковке — материал можно использовать даже для медицинских повязок.

Мы создали прочные, экологичные листы бактериальной целлюлозы, которые могут заменить пластик в разных отраслях и сократить вред для природы, — говорит Рахман, опубликовавший исследование в Nature Communications.

Технология проста: бактерии выращивают в специальном вращающемся устройстве, где поток жидкости задает направление их движения. В результате целлюлозные волокна выстраиваются в упорядоченную структуру, а материал становится прочнее.

Для дополнительной функциональности в питательную среду добавляют нанопластины нитрида бора — это улучшает механические свойства (прочность на разрыв до ~553 МПа) и теплопроводность (отводит тепло в три раза быстрее обычного).

Мы буквально управляем бактериями, заставляя их работать осмысленно, — объясняет Рахман. — Вместо хаотичного роста мы направляем их, чтобы получить материал с заданными свойствами.

Польза исследования

• Экология — сокращение пластиковых отходов, особенно в упаковке и одноразовых товарах.
• Медицина — биосовместимые повязки, которые не нужно снимать (материал разлагается сам).
• Электроника — потенциальное применение в гибких и экологичных устройствах.
• Текстиль — прочные и дышащие ткани.

Пока неясно, насколько технология масштабируема: вращающиеся биореакторы требуют точного контроля, а себестоимость производства может оказаться выше, чем у традиционного пластика. Кроме того, нитрид бора — не самый дешевый материал, и его влияние на биоразложение целлюлозы требует дополнительных исследований.

Ранее ученые превратили бактерий в целлюлозные фабрики.