«Холлофайбер» против бактерий: учёные изучают возможность деструкции нетканых материалов

На кафедре общей экологии и гидробиологии биологического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова стартовало изучение бактериального воздействия на нетканые материалы «Холлофайбер». Работы идут в рамках исследований биодеструкции синтетических материалов в естественных условиях морей и пресноводных водоёмов, сообщает компания «Термопол».

В концепции современной полимерной промышленности существует интересное техническое противоречие. С одной стороны, по гипотезе учёных, промышленность могла бы создавать полимерные материалы, полностью биологически разлагаемые в разумный промежуток времени: такие материалы, попадая в окружающую среду, не будут накапливаться там в виде отходов. С другой стороны, по утверждению производителя нетканых материалов «Термопол», важно научиться тактично собирать ценное сырьё в виде ПЭТФ-компонентов и не разово, а многократно его перерабатывать (данный процесс получил наименование «полирециклинг»), минимизируя попадание биоустойчивой синтетики в экосистему и создавая всё новые и новые изделия из удерживаемых в индустриальном цикле ценных вторичных компонентов. Такие материалы позиционируются как устойчивые к биологическому разложению.

Вопрос остаётся не просто открытым. Он обостряется в связи с тем, что кратно растёт оборот ПЭТФ-волокон, в них всё более вводится процент вторичных частиц, в состав которых вовлекаются уже и различные химические компоненты (от пробок, этикеток, клеевых составов и т. п.). Что будет происходить с такими материалами, настолько они будут устойчивы, безопасны и экологичны, каковы будут объёмы микропластичной фракции, попадающей в природу?

По существующим оценкам, около 10% всех производимых пластиковых материалов после полного цикла использования попадают в водоёмы. Проблема пластикового загрязнения Мирового океана в современном мире носит глобальный характер.

«В настоящее время исследуются процессы биологического обрастания и возможной деструкции нетканых полимерных волокон в «Холлофайбере» на основе полиэтилентерефталата в условиях пресноводного водотока на примере реки Москвы, – комментирует предварительные результаты исследования инициатор проекта Олеся Ильина. – Нами оценивается динамика роста биомассы организмов-обрастателей, их таксономическая структура, показатели фотосинтетической активности и содержание хлорофилла в составе микроводорослевого сообщества. Пока можем сказать, что обрастание волокон в нетканых материалах «Холлофайбер» и плёнки (ПЭТ и полиэтиленовой) происходит по-разному. Плёнка обрастает более равномерно, на волокнах очаги обрастания распределяются с определенной периодичностью. На «Холлофайбере», размещённом в воде, примерно через месяц можно наблюдать появление равномерных точек – очагов обрастания, состоящих из бактерий и микроводорослей. Между этими точками расположены чистые волокна. Предварительно мне кажется, что водные микроорганизмы химически взаимодействуют с плёнкой более активно, чем с волокнами, притом что волокна представляют собой губку и задерживают взвеси и бактерий эффективнее; с плёнки они легче смываются. Но, разумеется, эти механизмы только предстоит изучить».

Учёные анализируют зависимость процессов биообрастания от абиотических и биотических факторов (глубины и времени экспонирования, температурного режима и прозрачности воды, гидрохимических показателей, численности бактериопланктона). Проводится оценка степени деструкции экспонируемых образцов полимерных материалов. Параллельно из состава обрастания выделяются бактерии, проводится их тестирование на способность к биодеструкции полимерных субстратов.

Отдельное внимание уделяется зависимости процессов биодеструкции материалов от их технических характеристик и происхождения волокон. В линейке экспонируемых материалов представлены волокна, изготовленные только из первичного сырья и стойкие к биодеструкции, а также образцы, при производстве которых использовано вторичное сырьё и принципы полирециклинга. Исследование процессов деградации полимерных материалов с известными характеристиками необходимо для оптимизации производственных схем и снижения рисков, связанных с попаданием отходов этих материалов в естественные водные системы.

Результаты, полученные в ходе исследования, в виде обратной связи направляются производителю нетканых материалов «Холлофайбер». Исследование моделирует антропогенное загрязнение отходами нетканых волокон и позволяет оценить зависимость их экоследа от использования в производстве вторично переработанного сырья. Предполагается, что в зависимости от результатов исследования производственный процесс может быть скорректирован в направлении снижения экологических рисков.

Ранее на фестивале «Наука 0+» учёные демонстрировали результаты летней экспедиции и экопроекта «Севморсубботник» на Баренцевом море. Одной из задач было исследование устойчивости нетканых материалов «Холлофайбер» к бактериальному воздействию в реальных природных условиях.

Исследования продолжаются. Полученные данные поддержаны правительством Москвы в рамках «Экологической премии». В условиях мегаполиса полирециклинг синтетических материалов приобретает особую актуальность. В настоящее время «Термопол» продолжает ориентацию на первичные химические волокна в спектре продукции «Холлофайбер», однако в 2019 году ввёл в ассортимент «Холлофайбер Экософт» с применением вторичного и переработанного ПЭТФ-сырья.

На фото: Волокна в нетканых материалах «Холофайбер Фут» с биологическим обрастанием из бактерий и диатомовых водорослей после четырёх месяцев экспонирования в реке Москва. Электронная микроскопия.

Фотографии предоставлены компанией «Термопол».