Агентство перспективных исследовательских проектов Министерства обороны США (DARPA) финансирует исследования по переработке пластиковых отходов военного назначения в различные полезные продукты, включая продукты питания для военнослужащих.
В 2019 году одно из агентств Министерства обороны США объявило конкурс исследовательских проектов, призванных помочь военным справиться с огромным количеством пластиковых отходов, образующихся при отправке военнослужащих на работу в отдаленные районы или зоны стихийных бедствий. Агентству требовалась система, которая могла бы перерабатывать пищевые обертки и бутылки с водой, в том числе и в пригодные для использования продукты, такие как топливо и пайки. Система должна была быть достаточно маленькой, чтобы поместиться в «Хамви», и способной работать на малом количестве энергии. Кроме того, она должна была использовать возможности микробов, поедающих пластик.
«Когда мы начали этот проект четыре года назад, идеи уже были. И в теории это имело смысл», — говорит Стивен Техтманн, микробиолог из Мичиганского технологического университета, возглавляющий одну из трех исследовательских групп, получивших финансирование. Тем не менее, по его словам, вначале эта работа «казалась больше научной фантастикой, чем реальным решением».
Эта неопределенность была ключевой. Агентство перспективных оборонных исследовательских проектов, или DARPA, поддерживает проекты с высоким риском и высокой отдачей. Это означает, что велика вероятность того, что любая отдельная попытка закончится неудачей. Но если проект все же удается, он может стать настоящим научным прорывом. Наша цель — пройти путь от неверия, вроде «Вы шутите. Вы хотите сделать что?» до „Знаете, это может быть реально осуществимо“, — говорит Леонард Тендер, руководитель программы в DARPA, который курирует проекты по утилизации пластиковых отходов.
Проблемы, связанные с производством и утилизацией пластика, хорошо известны. По данным Программы ООН по окружающей среде, в мире ежегодно образуется около 440 миллионов тонн пластиковых отходов. Большая его часть попадает на свалки или в океан, где микропластик, пластиковые гранулы и полиэтиленовые пакеты представляют угрозу для дикой природы. Многие правительства и эксперты сходятся во мнении, что для решения проблемы необходимо сократить производство, а некоторые страны и штаты США дополнительно ввели политику поощрения вторичной переработки.
В течение многих лет ученые также экспериментировали с различными видами бактерий, поедающих пластик. Но DARPA использует несколько иной подход, стремясь найти компактное и мобильное решение, использующее пластик для создания чего-то другого: пищи для людей.
Цель, спешит добавить Техтманн, не в том, чтобы кормить людей пластиком. Скорее, он надеется, что микробы, разрушающие пластик в его системе, сами окажутся пригодными для употребления человеком. Хотя Техтманн считает, что большая часть проекта будет готова через год или два, именно этот шаг, связанный с продуктами питания, может занять больше времени. В настоящее время его команда проводит испытания на токсичность, а затем представит свои результаты на рассмотрение в Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов. Но даже если все пройдет гладко, нас ожидает дополнительная проблема. Есть некий неприятный фактор, — говорит Техтманн, — который, как мне кажется, придется преодолеть».
Военные — не единственная организация, работающая над превращением микробов в пищу. От Кореи до Финляндии небольшое число исследователей, а также несколько компаний изучают возможность того, что микроорганизмы однажды помогут накормить растущее население планеты.
Две птицы, один камень
По словам Тендера, конкурс DARPA был направлен на решение сразу двух проблем. Во-первых, агентство надеялось уменьшить то, что он назвал уязвимостью цепочки поставок: Во время войны военным необходимо доставлять припасы войскам в отдаленные районы, что создает риск для безопасности людей, находящихся в транспортном средстве. Кроме того, агентство хотело отказаться от использования опасных ям для сжигания пластиковых отходов. «Ответственный подход к утилизации отходов — это огромная задача», — говорит Тендер.
Система Мичиганского технологического института начинается с механического шредера, который измельчает пластик до мелких осколков, которые затем попадают в реактор, где они замачиваются в гидроксиде аммония под воздействием высокой температуры. Некоторые пластики, такие как ПЭТ, который обычно используется для изготовления одноразовых бутылок для воды, разрушаются уже на этом этапе. Другие пластики, используемые в военной упаковке для продуктов питания, — полиэтилен и полипропилен — передаются в другой реактор, где они подвергаются гораздо большему нагреву и отсутствию кислорода.
В этих условиях полиэтилен и полипропилен превращаются в соединения, которые можно перерабатывать в горюче-смазочные материалы. Дэвид Шоннард, инженер-химик из Мичиганского технологического института, курировавший этот компонент проекта, создал стартап под названием Resurgent Innovation для коммерциализации некоторых технологий. (Другие члены исследовательской группы, по словам Шоннарда, добиваются дополнительных патентов, связанных с другими частями системы).
Исследования съедобных микроорганизмов ведутся уже не менее 60 лет, но объем доказательств явно невелик (по данным одного из обзоров, с 1961 года в среднем публиковалось не более семи работ в год). Тем не менее, исследователи в этой области утверждают, что у стран есть веские причины рассматривать микробы в качестве источника пищи. Среди прочего, они богаты белком, — написал в письме в редакцию Undark Санг Юп Ли, биоинженер и старший вице-президент по исследованиям Корейского института науки и технологий. Ли и другие исследователи отмечают, что для выращивания микробов требуется меньше земли и воды, чем для традиционного сельского хозяйства. Поэтому они могут оказаться более устойчивым источником питания, особенно по мере роста численности населения.
Ли ознакомился с документом, описывающим микробную часть проекта Мичиганского технологического института, и сказал, что планы группы вполне осуществимы. Однако он указал на серьезную проблему: В настоящее время безопасными для употребления в пищу считаются только определенные микроорганизмы, а именно «те, которые мы употребляем в пищу при ферментации продуктов и напитков, такие как молочнокислые бактерии, бациллы, некоторые дрожжи». Но они не разлагают пластик.
Безопасность превыше всего
Прежде чем использовать микробы, поедающие пластик, в качестве пищи для людей, исследовательская группа представит регулирующим органам доказательства того, что вещество безопасно. Джошуа Пирс, инженер-электрик из Западного университета в Онтарио (Канада), провел первичный токсикологический анализ, разделив микробов на мелкие части, которые они сравнили с известными токсинами.
«Мы уверены, что там нет ничего плохого», — сказал Пирс. Он добавил, что микробы также были скормлены круглым червям C. elegans без видимых последствий, и в настоящее время команда изучает, как поведут себя крысы, потребляя микробы в течение длительного времени.Если у крыс все будет хорошо, то следующим шагом станет представление данных на рассмотрение в Управление по контролю качества пищевых продуктов и лекарственных средств.
По крайней мере, несколько компаний находятся на разных стадиях коммерциализации новых разновидностей съедобных микробов. Например, финский стартап Solar Foods взял бактерию, встречающуюся в природе, и создал порошкообразный продукт горчично-коричневого оттенка, который был одобрен для использования в Сингапуре.В своем письме в редакцию Undark директор по опыту Лаура Синисало сообщила, что компания подала заявку на получение разрешения в ЕС и Великобритании, а также в США, где она надеется выйти на рынок к концу этого года.
Подписывайтесь на наш Telegram-канал https://t.me/enewsmd Много интересного: инсайды, заявления, расследования. Много уникальной информации, которой нет у других.
