Ученые представили новый вид экологичного пластика, который разлагается даже в глубинах океана. В ходе эксперимента материал под названием LAHB (полилактид-ко-3-гидроксибутират) полностью разложился под действием микроорганизмов, в то время как традиционный биопластик PLA остался неизменным. Образцы погрузили на глубину 855 метров, где через 13 месяцев пленки LAHB потеряли более 80% массы благодаря активной работе микробных биопленок. Это первое реальное доказательство того, что LAHB может быть безопасной альтернативой обычным пластикам и помочь в борьбе с загрязнением морей.

Подробности опубликованы в издании Polymer Degradation and Stability.

Несмотря на растущую популярность биопластиков, проблема загрязнения окружающей среды пластиком остается одной из самых острых в мире. Согласно отчету ОЭСР за 2022 год, в 2019 году было произведено 353 миллиона метрических тонн пластиковых отходов, из которых почти 1,7 миллиона тонн попали непосредственно в водные экосистемы. Большая часть этого мусора скапливается в крупных океанических течениях, формируя известные «мусорные пятна» в Тихом, Атлантическом и Индийском океанах.

Чтобы решить эту проблему, исследователи искали пластики, которые могут надежно разлагаться в глубоководных условиях. Одним из перспективных кандидатов стал LAHB — полиэфир на основе молочной кислоты, синтезированный с помощью генетически модифицированной кишечной палочки. Ранее было показано, что LAHB эффективно разлагается в речной воде и на мелководье.

В июле 2025 года японские ученые впервые доказали, что LAHB способен разлагаться и в глубоководных условиях, где низкие температуры, высокое давление и недостаток питательных веществ крайне затрудняют процесс разложения. Исследование проводилось под руководством профессора Сэйити Тагучи из Института акварегенерации Университета Синсю, доктора Сюнъити Исии из Японского агентства науки и технологий по изучению морских недр и профессора Кэнъити Касуя из Центра пищевых наук Университета Гумма.

Наше исследование впервые демонстрирует, что LAHB, микробный полиэфир на основе молочной кислоты, подвергается активному биологическому разложению и полной минерализации даже на дне глубокого моря, где традиционный PLA остается совершенно неизменным, — поясняет профессор Тагучи.

Команда погрузила два типа пленок LAHB — с содержанием молочной кислоты 6% (P6LAHB) и 13% (P13LAHB) — вместе с обычной пленкой PLA для сравнения. Образцы разместили на глубине 855 метров near острова Хацусима, где холодная вода (3,6°C), высокая соленость и низкое содержание кислорода создают крайне сложные условия для микробного разложения.

Через 7 и 13 месяцев пленки LAHB показали явные признаки разложения. P13LAHB потеряла 30,9% массы за 7 месяцев и более 82% — за 13 месяцев. P6LAHB продемонстрировала схожую динамику. В то же время пленка PLA не показала никаких изменений в весе или внешнем виде, что подтвердило ее устойчивость к микробному воздействию. Поверхность LAHB покрылась трещинами и микробными биопленками, состоящими из овальных и палочковидных бактерий, что указывало на активное заселение и разложение материала. PLA же осталась чистой и без признаков биопленки.

Чтобы понять механизм разложения, ученые проанализировали «пластисферу» — сообщество микроорганизмов, сформировавшееся на поверхности пластика. Оказалось, что разные группы микробов играют различные роли:

• Доминирующие роды Gammaproteobacteria (включая Colwellia, Pseudoteredinibacter, Agarilytica и UBA7957) производили специализированные ферменты — деполимеразы, которые расщепляют длинные полимерные цепи на более мелкие фрагменты.
• Некоторые виды, такие как UBA7959, также производили гидролазы олигомеров, которые further расщепляют эти фрагменты на мономеры.

После этого другие микробы, включая Alpha-proteobacteria и Desulfobacterota, потребляли мономеры, такие как 3HB и лактат. Вместе эти microbial сообщества преобразовывали пластик в диоксид углерода, воду и другие безвредные соединения, которые возвращаются в морскую экосистему.

Это исследование заполняет критический пробел в понимании того, как биопластики разлагаются в удаленных морских условиях. Доказанная способность к разложению делает LAHB перспективным материалом для создания более безопасных продуктов.

Эта работа направлена на одно из самых серьезных ограничений современных биопластиков — их неспособность разлагаться в морской среде. Показав, что LAHB может разлагаться и минерализоваться даже в глубоководных условиях, мы открываем путь к более безопасным альтернативам традиционным пластикам и поддерживаем переход к циркулярной биоэкономике», — говорит профессор Тагучи.

Это исследование имеет практическую значимость в нескольких аспектах:

• Снижение загрязнения океана: LAHB может стать решением для продуктов, которые часто оказываются в ocean (например, упаковка, рыболовные сети), так как он разлагается даже в экстремальных условиях .
• Стимулирование инноваций: Демонстрация успешного глубинного разложения может ускорить разработку и коммерциализацию подобных материалов.
• Поддержка циркулярной экономики: LAHB, будучи биоразлагаемым, сочетается с принципами циркулярной экономики, уменьшая зависимость от fископаемого топлива и снижая накопление отходов.
• Экологическая политика: Результаты могут повлиять на регулирование и стандарты, поощряя использование действительно биорастворимых пластиков и улучшая стратегии решения проблем загрязнения.

Однако стоит отметить, что исследование проводилось в контролируемых условиях на относительно небольшой глубине (855 метров) и в специфическом месте (около Хацусимы). Глубоководные условия могут значительно различаться в разных частях океана, что может влиять на скорость и эффективность разложения. Кроме того, исследование не полностью оценивает потенциальное воздействие продуктов разложения на морские экосистемы, особенно в долгосрочном периоде. Также необходимо учитывать, что коммерческое производство и масштабирование LAHB могут столкнуться с экономическими и техническими вызовами, такими как более высокая стоимость по сравнению с традиционными пластиками.

Ранее ученые заявили, что океан превратился в суп из нанопластика.