Учёные из США превратили пластиковые бутылки и сельскохозяйственные отходы в съедобное печенье

Пластиковые бутылки и печенье кажутся несвязанными вещами, но исследователи нашли способ их соединить. Учёные из Южного Иллинойского университета (SIU) Carbondale разработали технологию, которая превращает соединения из пластика и сельскохозяйственных отходов в съедобные белки, витамины, ароматизаторы и другие пищевые ингредиенты. Результаты исследования были представлены на осеннем заседании Американского химического общества (ACS) на симпозиуме по исследованиям в области биохимии и химической биологии.

Как работает технология переработки

Основной целью исследователей является полиэтилентерефталат (PET) — широко используемый пластик, из которого делают бутылки для газированных напитков и воды. PET содержит богатые углеродом молекулы, которые можно разложить и переработать в полезные соединения, включая компоненты, из которых получаются белки.

Вместо использования химических реакций и лабораторных растворителей исследователи обратились к микроорганизмам, которые способны выполнять сложные биохимические процессы естественным путём. Ассоциированный профессор Lahiru Jayakody объясняет: «Микробы очень умны. Поэтому мы используем их способности для решения проблем, которые мы создали».

Подготовка отходов и роль генетически модифицированных дрожжей

Прежде чем дрожжи смогут использовать материалы, отходы должны быть разбиты на более управляемые части. Исследователи обрабатывают пластик PET, кукурузные стебли и листья, а также другую биомассу, используя запатентованный метод окислительной гидротермальной диссоциации. Этот процесс, разработанный профессором геологии Ken Anderson, сочетает воду и кислород при высокой температуре и давлении, чтобы разложить устойчивые материалы на соединения, доступные для микробов.

Затем полученные молекулы подаются генетически модифицированным дрожжам. Jayakody и аспирантка Sandhya Jayasekara запрограммировали несколько типов дрожжей, включая хлебопекарные дрожжи, чтобы преобразовать молекулы из пластика и сельскохозяйственных остатков в белки, витамины и ароматические соединения.

От ингредиентов к печенью µBites

После производства ингредиентов на основе дрожжей исследователи смешивают их с клетчаткой, крахмалом и подсластителем. Смесь затем пропускается через 3D-принтер для создания богатого белками печенья под названием µBites (произносится как «микробайтс»).

Доступные данные указывают на то, что µBites безопасны для употребления, хотя исследователи ещё ждут одобрения учреждения перед проведением официальных дегустаций. На данный момент участники оценивали печенье по его аромату. Большинство заявили, что готовы есть µBites в ситуациях, когда пищевые ресурсы были бы ограничены.

Улучшение вкусовых качеств

Исследователи работают над тем, чтобы сделать печенье более привлекательным для людей, у которых есть другие варианты питания. Jayasekara создала штаммы дрожжей, способные производить дополнительные пищевые ингредиенты. Хлебопекарные дрожжи теперь могут генерировать ванильный ароматизатор из растительной биомассы. Другой штамм дрожжей может использовать этиленгликоль, полученный из PET, для производства бета-каротина, который человеческий организм может преобразовать в витамин A.

Перспективы применения

Команда в конечном итоге хочет, чтобы микробы производили ещё больше ингредиентов, необходимых для µBites, включая крахмал, клетчатку и подсластитель, которые в настоящее время добавляются отдельно. Jayakody надеется, что печенье будет готово к потреблению населением в течение нескольких ближайших лет.

Помимо повседневного использования на Земле, технология может быть особенно ценной в условиях, где транспортировка или доставка больших количеств пищи затруднена. Возможные применения включают подводные лодки, зоны стихийных бедствий и, в перспективе, человеческие поселения на Луне или Марсе. Исследователи также видят в этой технологии один из возможных ответов на растущее давление на глобальные продовольственные ресурсы.

Исследование выросло из проекта, возглавляемого NASA, сосредоточенного на производстве продовольствия в условиях ограниченных ресурсов при глубоком космическом исследовании, где астронавты не могут полагаться на регулярные поставки с Земли.