Плехановские учёные разработали способ ускорения разложения полиэтилена в почве за счёт введения инициатора биодеградации

27.11.2025

Ученые Российского экономического университета им. Г.В. Плеханова совместно с коллегами из Института биохимической физики им. Н.М. Эмануэля Российской академии наук (ИБХФ РАН), НИТУ МИСИС, МГУ им. М.В. Ломоносова и Университета Кашиас-ду-Сул (Бразилия) продемонстрировали принципиальную возможность запуска процесса деградации полимерной матрицы в почве за счёт использования в качестве инициатора натурального каучука.

Биодеградация полимеров — сложный многоступенчатый процесс, который в общем виде можно охарактеризовать как разрушение органических материалов под действием живых организмов, в частности микроорганизмов, таких как бактерии и грибы. Биодеградация полиэтилена низкой плотности (ПЭНП) — актуальная проблема, стоящая перед учёными. Молекулярная масса ПЭНП может оставаться неизменной в течение многих лет даже после попадания в почвенный грунт. Это стало причиной экспоненциального роста объемов полимерного мусора, который накапливается на свалках, полигонах и оказывается непригодным для вторичного использования.

Существующие решения проблемы основаны на применении различных инициаторов биодеградации, которые запускают деструкцию полимера и делают его менее стойким для воздействия микроорганизмов почвы. Однако при выборе инициаторов деградации важно учитывать такие факторы, как их безопасность для окружающей среды, сохранение высоких эксплуатационных свойств полимерного материала в течение всего жизненного цикла изделия, предотвращение преждевременной деградации до момента утилизации.

Учитывая все эти требования, авторы исследования в качестве инициатора деградации ПЭНП предложили использовать натуральный каучук (НК). Полученные системы ПЭНП/НК отличались приемлемыми физическими и механическими свойствами, и особенно важно, что эти свойства оставались стабильными.

В ходе эксперимента, который продолжался 5 лет, исследователи помещали изготовленные серии образцов ПЭНП/НК в почвенный грунт, а контрольные образцы хранились в стандартных условиях в лаборатории. Учёные установили, что в почвенном грунте образцы с содержанием НК более 20 % начинают интенсивно терять массу, причем значительно превышающую долю НК в материале. Так, образец с 50 % НК потерял за 5 лет не менее 70 % массы, но гораздо важнее, что потеря массы сопровождалась снижением молекулярной массы.

«Мы обнаружили ряд интересных особенностей систем ПЭНП/НК, которые имеют большое значение для развития представлений о получении композитов на основе полимеров с низкой термодинамической совместимостью», — рассказала Полина Тюбаева, доцент, к. х.н., ведущий научный сотрудник базовой кафедры химии инновационных материалов и технологий РЭУ им. Г.В. Плеханова, один из авторов исследования.

Существенным моментом, по словам ученых, является то, что исследуемым материалам не свойственна фрагментаризация, что исключает загрязнения окружающей среды мелкими частицами пластика.

«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», — отметила один из авторов работы Иветта Варьян, инженер Центра коллективного пользования Плехановского университета.

По мнению учёных, результаты исследования открывают перспективы создания новых экологически безопасных материалов с контролируемым временем разложения после попадания в почвенный грунт и стабильностью свойств при хранении и эксплуатации.

Подробнее об открытии читайте на ресурсах Минобрнауки России и Наука.mail.ru.