Печенье из пластиковых бутылок: как микробы превращают мусор в еду для астронавтов

Идея звучит как сюжет фантастического рассказа: старые пластиковые бутылки, кукурузные стебли и листья превращаются в печенье. Но именно над этим работают исследователи из Университета Южного Иллинойса (Southern Illinois University Carbondale) под руководством микробиолога Лахиру Джаякоди (Lahiru Jayakody). Их проект µBites — это попытка решить сразу две проблемы: горы пластиковых отходов и необходимость обеспечивать едой астронавтов в долгих космических миссиях.

На первый взгляд затея кажется абсурдной: кто захочет есть то, что ещё недавно было бутылкой из-под газировки? Но Джаякоди объясняет логику просто: «Пластик — это углерод, а углерод — это еда». Действительно, молекулы полиэтилентерефталата (PET), из которого делают большинство пластиковых бутылок, содержат много углерода. Вопрос лишь в том, как превратить этот углерод в полезные для организма вещества.

Микробы вместо химической лаборатории

Технически этот процесс можно было бы провести в лаборатории с помощью химических реакций. Но команда Джаякоди выбрала более элегантный и экологичный путь: они заставили работать микробов. «Микробы очень умны, — говорит исследователь. — Поэтому мы используем их свойства, чтобы решить проблемы, которые мы сами создали».

Для этого учёные взяли несколько видов дрожжей, включая обычные пекарские, и генетически модифицировали их. Теперь эти дрожжи способны «поедать» компоненты пластика и превращать их в белки, жиры и кислоты — то есть в полноценные питательные вещества.

Но прежде чем микробы приступят к работе, пластик и растительные отходы нужно подготовить. В ходе экспериментов команда использовала не только PET-бутылки, но и кукурузные стебли и листья, а также другую биомассу. Эти материалы сначала измельчают, а затем обрабатывают водой и кислородом при высоком давлении и температуре. В результате получаются простые соединения, например этиленгликоль, которые дрожжи уже могут усваивать.

От пасты до печенья: как делают µBites

Когда дрожжи переработали пластик и растительные остатки, к полученной массе добавляют балластные вещества, крахмал и подсластители. Из этой смеси получается тесто, которое затем с помощью 3D-принтера формуют в небольшие кусочки — так называемые «микробиты» (µBites). Это белковые закуски, которые, по заверениям учёных, полностью безопасны для человека.

Правда, на вкус их пока никто не пробовал. Как рассказал Джаякоди на презентации в Чикаго, команда ждёт официального разрешения на тестирование с участием людей. Однако запах у печенья, судя по всему, приятный: те, кто уже познакомился с µBites, отмечали, что они пахнут многообещающе и что они бы их съели, если бы ресурсы были ограничены.

Космический вызов и 25 000 долларов

Проект µBites родился не на пустом месте. Он стал частью конкурса «Deep Space Food Challenge», которую NASA запустила совместно с Канадским космическим агентством (CSA). Цель конкурса — найти способы производства пищи, которые позволят астронавтам выживать в экстремальных условиях: на Луне, Марсе или на борту космической станции, где ресурсы ограничены, а доставка продовольствия с Земли невозможна или слишком дорога.

Команда Джаякоди не выиграла главный приз, но в первом этапе конкурса получила грант в размере 25 000 долларов. Эти деньги позволили продолжить разработку. Сейчас учёные думают, что их печенье может пригодиться не только в космосе, но и на Земле — например, в подводных лодках или в районах стихийных бедствий, где с едой проблемы.

Дорого, но перспективно

Пока производство µBites обходится недешево: около 60 долларов за килограмм. Но исследователи надеются снизить затраты, сделав дрожжи более эффективными и увеличив масштабы производства. Если это удастся, такие продукты могут появиться и в обычных магазинах.

Джаякоди смотрит в будущее с оптимизмом: «К 2050 году мировой спрос на продовольствие вырастет на 35–56 процентов, и до 30 процентов населения могут столкнуться с голодом. Я думаю, микробы могут помочь решить эту проблему». Правда, он признаёт, что убедить людей есть переработанный пластик будет непросто.

Наука или фантастика?

Результаты исследования были представлены на осенней встрече Американского химического общества (ACS) и опубликованы в научном журнале. Это не первый случай, когда учёные пытаются использовать микробов для переработки пластика. Мы уже рассказывали о том, как земной микроб рос в марсианских условиях 160 дней, что показывает удивительную живучесть таких организмов. Но подход команды Джаякоди отличается тем, что они создают полноценный продукт питания, а не просто ароматизатор или топливо.

Конечно, до того, как µBites появятся на столе космонавтов или в магазинах, предстоит пройти долгий путь: нужны дополнительные исследования, клинические испытания и, возможно, изменение общественного мнения. Но сама идея использовать отходы как ресурс — это шаг к более устойчивому будущему, как в космосе, так и на Земле.

А пока остаётся вопрос: готовы ли вы попробовать печенье, которое когда-то было пластиковой бутылкой? Возможно, через несколько лет это станет обычным делом.