Российские исследователи представили результаты уникального пятилетнего эксперимента, который может изменить подход к борьбе с микропластиком. Команда Института биохимической физики им. Н. М. Эмануэля РАН вместе с коллегами из ведущих университетов страны и учёным из Бразилии доказала: если в полиэтилен добавить натуральный каучук, материал не просто начинает быстрее разрушаться в почве — он перестает распадаться на опасные микрочастицы. Это означает, что один из самых распространённых пластиков может стать гораздо безопаснее для окружающей среды.
Полиэтилен низкой плотности десятилетиями сохраняет структуру даже на полигонах. Он почти не поддается естественному разложению, и миллионы тонн этого материала год за годом накапливаются в почве. Химики пытались ускорить процесс различными добавками, но многие решения приводили либо к образованию микропластика, либо к непредсказуемому разрушению материала.
Российские учёные предложили иной путь — ввести в полиэтилен натуральный каучук. Идея казалась рискованной: эти материалы термодинамически несовместимы. Но именно это свойство и сыграло ключевую роль в процессе биодеградации.
Учёные исследовали образцы полиэтилена с разным содержанием каучука. Результаты оказались впечатляющими. При концентрации более 20% материал начинал заметно терять массу, причём уменьшение веса превышало количество самого каучука в составе. Примером стал образец с 50% добавки: за пять лет он потерял 70% массы.
Но главное — характер разрушения изменился. Вместо фрагментации на микропластик происходило постепенное уменьшение молекулярной массы полимерной матрицы. Материал распадался не на множество частиц, а переходил к стадии биоминерализации.
"Выявлен и объяснен эффект сохранения макроцелостности образцов при глубокой биодеструкции за счет формирования гифовой сетки микромицетов. Пятилетние испытания показали, что такой механизм разрушения предотвращает образование микропластика и обеспечивает переход к стадии полной биоминерализации полимерной матрицы. Полученный результат представляет интерес с экологической точки зрения", — сказала Иветта Варьян.
Эксперимент показал, что грибы, живущие в почве, прорастают сквозь материал и образуют своеобразный "каркас", который удерживает форму образца. Это позволяет полимеру разрушаться глубоко, но без опасной фрагментации.
Исследование не только демонстрирует механизм безопасного разложения полиэтилена, но и расширяет понимание того, как могут вести себя композиты из материалов с низкой совместимостью.
Кандидат химических наук Полина Тюбаева отметила, что работа выявила важные особенности таких систем, которые помогут будущим разработкам экологичных полимеров. Это открывает возможность создавать новые виды упаковки и расходных материалов, которые после использования не превращаются в микропластик.
| Показатель | Обычный полиэтилен | Полиэтилен с каучуком |
| Скорость разложения | Очень низкая | Значительно выше |
| Образование микропластика | Да | Нет |
| Экологичность | Низкая | Высокая |
| Совместимость с почвенной микробиотой | Слабая | Усиленное взаимодействие |
| Потеря массы за 5 лет | Незначительная | До 70% |
Изучают физико-химические свойства традиционного материала.
Подбирают природные компоненты, меняющие структуру полимера в почве.
Создают композит и тестируют его биоразлагаемость длительными экспериментами.
Анализируют микробиологическую активность вокруг образцов.
Проверяют отсутствие микропластика и безопасность продуктов разложения.
Если технология будет масштабирована, упаковка, пакеты и расходные материалы из полиэтилена могут перейти в категорию экологичных. Свалки перестанут пополняться микрочастицами, а природные микроорганизмы смогут "доедать" полимер без вредных последствий. Возможно, в будущем состав станет основой для новых стандартов производства биоразлагаемых пластмасс.
| Плюсы | Минусы |
| Полностью исключает микропластик | Требуются долгие испытания в разных климатических условиях |
| Ускоряет разложение | Не изучена масштабная промышленная переработка |
| Основан на природных компонентах | Возможна зависимость от качества каучука |
| Безопасен для экосистемы | Нужна оптимизация технологий производства |
Почему именно каучук оказался эффективным?
Потому что он изменяет структуру полимерной матрицы и облегчает её биодеструкцию.
Можно ли использовать технологию в промышленности уже сейчас?
Пока рано — необходимы дополнительные исследования и масштабные тесты.
Образуется ли микропластик при разрушении композита?
Нет, исследования подтверждают отсутствие мелких фрагментов.
Миф: полиэтилен разлагается только под воздействием ультрафиолета.
Правда: природные микроорганизмы тоже способны разрушать его, если изменить структуру материала.
Миф: добавки ухудшают свойства полиэтилена.
Правда: каучук ускоряет деградацию только после попадания в почву.
Миф: микропластик неизбежен при распаде любого полимера.
Правда: механизм биоминерализации позволяет обойтись без фрагментации.
Жители крупных городов всё чаще сталкиваются с тревожностью из-за экологических угроз, включая микропластик. Психологи отмечают, что ощущение контроля — например, использование более безопасных материалов — снижает уровень стресса и улучшает качество сна. Экологичные решения помогают восстановить субъективное чувство безопасности среды.
Микропластик обнаруживают даже в снегах Антарктиды и в дождевой воде.
Натуральный каучук — один из самых древних природных полимеров, известный тысячелетиями.
Биоминерализация полимеров позволяет превращать их в соединения, полностью включающиеся в естественный цикл природы.
Проблема долговечности полиэтилена стала актуальной в середине XX века, когда производство пластиков выросло в сотни раз. Первые попытки ускорить разложение привели к появлению оксо-полиэтиленов, которые распадались на микропластик. Лишь в последние годы фокус сместился на биоинженерные подходы. Исследование РАН стало одним из первых, доказавших полный отказ от микропластика при разложении композита.