Біодеградація полілактиду та композитів на його основі місцевими мікроорганізмами

Abstract

У статті узагальнено теоретичні та практичні аспекти використання мікроорганізмів для розкладання поширених біорозкладних пластиків, таких як полілактид та його композити, у напрямку стійкого управління відходами та застосування принципів циркулярної економіки. Мета дослідження полягає в аналізі та оцінці теоретичних і практичних підходів щодо застосування мікроорганізмів, найбільш адаптованих до процесу розкладання полілактиду (PLA) та його композиту з поліадипат/бутилентерефталатом (PLA/PBAT). Проаналізовано основні закономірності абіотичної та біотичної деграда ції полілактиду і його композиту, а також розглянуто та систематизовано результати наукових досліджень щодо визначення родів та конкретних бактерій і грибів, здатних до активного процесу розкладання даних полімерів. Зазначено основні особливості процесів деструкції PLA та PLA/PBAT за участю різних представників мікроорганізмів в лабораторних умовах експерименту. Встановлено зв′язок між природним середовищем існування найбільш активних до розкладання поліактиду бактерій роду Actinomycetales, Amycolatopsis, Bacillus та грибів роду Penicillium, а також вказані особливості їх взаємодії з цим біополімером. Відзначено вплив зміни клімату в Україні на мікробіоту. Зроблено висновок щодо перспективності використання досліджених мікроорганізмів для компостування, що є ефективним біотехнологічним підходом до переробки біополімерів та зниження їхнього негативного впливу на довкілля. Зазначено, що для ефективної переробки відходів біодеструктивних полімерів, в Україні необхідно розвивати інфраструктуру сталого управління відходами, яка передбачає роздільний збір відходів біопластиків; розвиток системи промислового та приватного компостування біовідходів і біопластмас; а також розробку та запровадження іннова ційних технологій у компостуванні; розширення проведення наукових досліджень щодо визначення потенціалу відомих та нових штамів мікроорганізмів, здатних до ефективної деградації біорозкладних полімерів та ін.

The article summarizes the theoretical and practical aspects of using microorganisms to decompose common biodegradable plastics, such as polylactide and its composites, in the direction of sustainable waste management and the application of circular economy principles. This study aims to analyze and evaluate theoretical and practical approaches to utilizing microorganisms most adapted to the decomposition process of polylactide (PLA) and its composite with polyadipate/butylene terephthalate (PLA/PBAT). The main patterns of abiotic and biotic degradation of polylactide and its composites are analyzed, and the results of scientific research on the identification of genera and specific bacteria and fungi capable of actively decomposing these polymers are reviewed and systematized. The main features of the processes of destruction of PLA and PLA/PBAT with the participation of various microorganisms in laboratory conditions are indicated. A connection has been established between the natural habitats of the most active bacteria of the genus Actinomycetales, including Amycolatopsis and Bacillus, and fungi of the genus Penicillium in the decomposition of polyactide, as well as the characteristics of their interaction with this biopolymer. The impact of climate change on the microbiota in Ukraine has been noted. A conclusion has been drawn regarding the prospects of utilizing the studied microorganisms for composting, which is an effective biotechnological approach to processing biopolymers and mitigating their negative environmental impact. It is noted that for the effective processing of biodegradable polymer waste, Ukraine needs to develop a sustainable waste management infrastructure that provides for the separate collection of bioplastic waste; the development of a system for industrial and private composting of biowaste and bioplastics; as well as the development and implementation of innovative technologies in composting; the expansion of scientific research to determine the potential of known and new strains of microorganisms capable of effectively degrading biodegradable polymers, etc.