Микроорганизмы, живущие на скоплениях плавающего пластика, могут оказаться в более выгодном положении по сравнению со своими свободно плавающими собратьями, потому что им легче питаться друг другом и общими побочными продуктами жизнедеятельности. Биологические пленки, которые образуются на пластике, сохраняют потенциально питательные частицы, а сам пластик может служить источником питания для микробов, способных разорвать его прочные молекулярные связи. Некоторые факты свидетельствуют о том, что за последние 70 лет множество видов микроорганизмов эволюционировало именно в этом направлении. Еще в 1970-х годах ученые обнаружили грибы, способные расщеплять полиэстер, и бактерии, способные переваривать нейлон. По состоянию на 2020 год исследователи знают более 430 видов живых организмов, способных переваривать различные виды пластика. Большинство из них – бактерии или грибы, но в этой растущей группе пластикоедов есть и личинки насекомых.
В середине 2010-х годов группа ученых из Японии под руководством микробиолога Кохэя Оды собрала 250 образцов осадочных пород, почв, сточных вод и активного ила с площадки по переработке пластиковых бутылок в Осаке. Все образцы были взяты с территорий, сильно загрязненных полиэтилентерефталатом (ПЭТ) – основным пластиком, который используют для производства бутылок. В одном из образцов осадочных пород исследователи нашли ранее неизвестный вид бактерий, способных переваривать ПЭТ. С помощью двух различных ферментов они могли расщеплять ПЭТ, а затем использовать молекулярные субчастицы ПЭТ в качестве основного источника энергии. Ученые назвали эти бактерии Ideonella sakaiensis. С тех пор другие исследователи смогли увеличить эффективность ферментов за счет изменений в их структуре и соединения их вместе. Как однажды высказался Джон МакГихан, специалист по структурной биологии из Портсмутского университета: их соединили «как двух пакманов[68] куском веревки».
Подобные открытия подогрели интерес к тому, чтобы использовать микробов, поедающих пластик, для радикальных преобразований в индустрии пластика. Французская биохимическая компания Carbios – это один из нескольких стартапов, который пытается создать замкнутую систему переработки пластика. Как правило, механическая переработка традиционного типа заключается в том, что старый пластик дробится на маленькие кусочки и переплавляется. Затем из получившегося материала изготавливают новые изделия. Этот процесс, в результате которого обычно получается пластик более низкого качества, можно повторять лишь несколько раз – затем пластик все равно придется отправить на свалку. В противовес этому Carbios и подобные компании надеются использовать микробные ферменты, чтобы расщеплять пластик до мономеров, а затем вновь превращать его в высококачественный пластик – и так до бесконечности. В сотрудничестве с учеными из Европы исследователи Carbios разработали фермент, который, по их словам, может расщепить около 100 000 пластиковых бутылок за десять часов.
Компания Carbios уже сотрудничает с несколькими крупными корпорациями, включая PepsiCo, L’Oréal и Nestlé, и планирует в ближайшее несколько лет открыть завод мощностью 44 000 тонн. Однако прежде чем ферментативная переработка станет жизнеспособной отраслью, она должна преодолеть несколько препятствий. Хотя переработка пластика с помощью ферментов, вероятно, будет требовать меньше энергии и приводить к меньшим выбросам парниковых газов, чем производство первичного пластика из ископаемого топлива, она будет обходиться примерно в два раза дороже. Микробные ферменты способны расщепить ПЭТ, но пенополистирол, ПВХ и другие виды пластика с более прочными молекулярными связями – нет. К тому же ферменты часто бывают привередливы: они требуют определенных температур и уровня pH для оптимальной работы. Если ферментативная переработка станет более эффективной и менее затратной, то в один прекрасный день она может стать важным элементом работы по утилизации пластика.
Тем не менее эксперты напоминают: кое-что возможно уже сейчас. Например, сегодня существуют химические способы, которые позволяют разложить ПЭТ до мономеров, а затем повторно их собрать. Более того, благодаря сочетанию экологических налогов на производителей и депозитных систем сбора тары для потребителей в ряде стран Европы и Азии – в том числе в Норвегии, Швеции, Финляндии, Германии и Японии – уже перерабатывается от 86 до 97 % пластиковых бутылок.
Свидетельства того, что микробы, грибы и другие организмы уже эволюционируют, чтобы переваривать пластик, наталкивают на заманчивую мысль: наша живая планета сама «решит» проблему загрязнения. Но этого не произойдет – по крайней мере, не в те сроки, которые нужны человечеству. Как мы не можем позволить себе ждать, пока Земля сама восстановит свой климат, так же мы не можем ждать, что планета решит все наши проблемы за нас. Большинство природных ферментов, способных разлагать пластик, делают это гораздо медленнее, чем те аналоги, которые разработали инженеры. Более того, когда микробы расщепляют пластик в океане или на суше, вовсе не обязательно, что они приносят столько же пользы своим экосистемам, сколько и более привычные процессы разложения, развивавшиеся на протяжении миллионов лет. Есть шанс, что микроорганизмы, переваривающие пластик, могут создать еще больше нанопластика, выбрасывая токсичные химикаты в окружающую среду и увеличивая выбросы CO2 в атмосферу. Может оказаться так, что разведение искусственно созданных микробов на пластиковых отходах полезно лишь в точно контролируемых сценариях, а на деле – катастрофично, как и многие похожие эксперименты.
В научно-фантастическом романе 1971 года «Мутант-59» (Mutant 59) мир начинает рушиться – в буквальном смысле. Плавится электроизоляция, выходят из строя компьютерные сети, взрываются космические корабли, самолеты растворяются в воздухе. Неприятности, похоже, связаны с пластиковыми компонентами различных технологий. Поначалу люди подозревают, что во всем виновен популярный полимер. Однако в конце концов выясняется, что планету заполонили бактерии-мутанты, сбежавшие из лаборатории, – бактерии, созданные для потребления пластика[69].
Будучи ребенком, Наттапонг Нити-Утхай играл с пластиком. Ему не нужны были пластмассовые игрушки и фигурки – порой сырья, из которого их делали, было достаточно. У Нити-Утхая было прозвище – Арм. Он вырос в городе Паттани на юге Таиланда, недалеко от пляжа, где его семья занималась производством латекса. Он часто возился с обрезками резины и других полимеров: его интересовала их форма и функции. В то же время он полюбил море. «Я чувствую сильную связь с океаном, с его запахами, звуками, погодой, – рассказывает Арм. – В Таиланде есть две группы людей: те, кто любит ходить на пляж, и те, кто любит ходить в горы. Я никогда не ходил в горы: там комары и прочая живность. Я – человек пляжа».
В 1990-х годах, получив высшее образование в Бангкоке, Арм переехал в город Кливленд, штат Огайо, чтобы получить докторскую степень в области макромолекулярных наук в Кейс-Вестерн-Резерв университете, где находится старейшая в США независимая кафедра полимеров. Когда в 30 лет Арм вернулся в Паттани, некоторые районы города выглядели по-другому, особенно побережье. «Когда я уехал учиться, я потерял связь с океаном, – говорит Арм, – а когда вернулся, то стал на каждом пляже замечать мусор». Складывалось ощущение, что за время его отсутствия люди стали использовать все больше и больше одноразовых предметов. Никогда загрязнение окружающей среды в Таиланде не было настолько масштабным. В Таиланде чаще стали выбрасывать мусор.
Работая исследователем и преподавателем кафедры технологии полимеров и резины в Университете Принца Сонгкла, Арм задумался, как переработать выброшенную резину и пластик в нечто более ценное. На пляжах Паттани особенно часто встречаются использованные шлепанцы: по подсчетам Арма, по весу они составляют от 10 до 15 % отходов. Бóльшая часть этих шлепанцев сделана из пористой резины и пластмассовых ремешков, которые, в отличие от пластиковых бутылок, нельзя переплавить. Вместе с несколькими студентами он попробовал по-разному измельчать шлепанцы на мелкие кусочки, которые они затем прессовали, скрепляли между собой и предавали им форму новых изделий – плитки для пола или ковриков для спортивных занятий. Исследователи добились некоторого успеха, но людей было слишком мало, чтобы собрать достаточно мусора.
Однажды в 2015 году Арм заметил в соцсетях пост о некоммерческой организации Trash Hero, которая создавала группы волонтеров для еженедельной уборки пляжей по всей Азии. Он сразу же увидел, чем она может быть ему полезна. За три месяца Trash Hero собрала для Арма 100 000 шлепанцев: он хранил их у себя на заднем дворе в куче высотой по пояс и длиной более 24 метров. Поначалу Арм и его студенты изо всех сил пытались превратить эту кучу мусора в конкурентный коммерческий продукт. Самые старые шлепанцы, особенно если у них не было пары, пролежали во дворе Арма так долго, что в них начали гнездиться змеи.
Однако к концу года энтузиасты решили попробовать кое-что другое – в буквальном смысле перерождение. Вместо того чтобы пытаться создать совершенно новые изделия из старых шлепанцев, они начали использовать полученные листы резины для создания подошвы новых шлепанцев. Свой проект они назвали Tlejourn, что в переводе с тайского означает «морское путешествие». Местные СМИ разрекламировали проект, который заинтересовал местный универмаг, что привело к сотням заказов.
Вскоре после этого Арм помог основать новое отделение Trash Hero в местном сообществе – оно действует до сих пор. Благодаря усилиям волонтеров Арм и его коллеги продолжают регулярно получать целые груды выброшенных шлепанцев. По состоянию на конец 2022 года компания Tlejourn произвела и продала около 50 000 различных видов обуви из вторсырья. 30 000 они произвели в партнерстве с Nanyang, одной из крупнейших обувных компаний Таиланда. Обувь из оставшегося сырья изготовил небольшой женский коллектив в расположенной неподалеку от Паттани деревне, жители которой умеют делать одежду и аксессуары ручной работы. Это сотрудничество позволило им хорошо заработать.