Вещества, содержащиеся в панцирях выловленных крабов, имеют способность замедлять разрушение биоразлагаемого пластика в морской воде, что позволяет продлить срок эксплуатации рыболовных сетей и другого полезного инвентаря.
Японские ученые предложили оригинальный способ продления срока службы биоразлагаемых пластиков в морской среде, используя отходы крабовых панцирей из аквакультур, краболовного промысла и пищевой промышленности. Исследования показали, что такие добавки могут замедлять разрушение материала в морской воде, изменяя состав микробных сообществ на его поверхности. Результаты работы были опубликованы в специализированном научном журнале Polymer Degradation and Stability.
Биоразлагаемые пластики рассматриваются как одно из решений проблемы морского мусора, однако у них есть парадокс: некоторые материалы разлагаются слишком медленно, в то время как другие — слишком быстро и теряют прочность уже во время эксплуатации. Это особенно актуально для рыболовных сетей, лесок, сетчатых ограждений в морских питомниках и другого оборудования, которое должно выдерживать нагрузки и затем безопасно исчезать в природе.
Исследовательская группа из Университета Гунмы изучила популярный биоразлагаемый полимер PHBV (поли-3-гидроксибутират-з-гидроксивалерат). В ходе эксперимента ученые сравнили его разрушение в морской воде с добавлением крабовых панцирей и без них. Через четыре недели образцы в емкости с панцирями потеряли на 20% меньше массы, чем образцы без добавок. Через восемь недель сохранялась та же пропорция.
Микробы выбирают панцирь вместо пластика
Этот эффект связан не с механической защитой, а с изменением так называемой пластисферы — микробного сообщества, формирующегося на поверхности пластика. Соединения из панцирей изменяли состав бактерий: вместо организмов, активно разрушающих полимер, стали преобладать виды, предпочитающие питаться компонентами панциря. Это замедляло активацию генов, отвечающих за распад материала.
Основная роль принадлежит хитину — природному полисахариду, который составляет основу покрова крабов и других членистоногих как наземного, так и водного происхождения. Он представляет собой доступный источник питательных веществ, поэтому микроорганизмы в первую очередь перерабатывают его, а уже затем переходят к менее привлекательному пластику. Большинство крабов в процессе своего жизненного цикла неоднократно линяют, сбрасывая хитиновый экзоскелет. Особенно ценятся в кулинарии крабы с мягким панцирем.
По мнению исследователей, отходы морепродуктов являются дешёвым и массовым ресурсом, который можно повторно использовать в экологических технологиях. Отходы от ловли и переработки крабов не выбрасываются, а находят полезное применение. Крабовые панцири уже рассматриваются как сырьё для биопластиков и даже оптических компонентов, благодаря прозрачному материалу на основе хитозана. Хитин обладает антибактериальными свойствами и может предотвращать рост некоторых патогенов, что делает его привлекательным компонентом для биоматериалов.