Буклет на тему «Феномен суперпродуцентов. Микоремедиация и биопластик: использование грибного мицелия и ферментов для утилизации пластика и создания материалов будущего»

Микоремедиация — это очистка загрязнённых сред с помощью грибов и их мицелия. Грибы разлагают сложные вещества за счёт ферментов, которые действуют вне клетки.

• Для разрушения пластика особенно изучают лигнинразрушающие ферменты: лакказы, пероксидазы, гидролазы, эстеразы, липазы и протеазы.

• Доказано, что виды Penicillium, Aspergillus, Pleurotus и Fusarium способны изменять структуру полиэтилена, полистирола, полипропилена и полиуретана.

• Мицелий проникает в поры материала и увеличивает контакт с субстратом, что ускоряет биоразложение.

Феномен суперпродуцентов связан с грибами, которые особенно активно синтезируют полезные ферменты или накапливают биомассу на загрязнённом субстрате. Такие штаммы отбирают для биотехнологии и ремедиации.

• В 2024 году сообщалось, что Leptobacillium sp. дала наибольшую потерю массы у полиэтилена высокой плотности, а Aspergillus niger — наибольший прирост биомассы.

• У Pleurotus ostreatus отмечали разложение микропластика из полимолочной кислоты при обычных условиях за счёт лакказы.

• У некоторых морских грибов после «тренировки» скорость разрушения полиуретана возрастала по сравнению с исходными штаммами.

Мицелий умеет не только разрушать, но и строить. Из него уже создают лёгкие панели, упаковку и формованные изделия: грибной грибок после выращивания высушивают, и он превращается в прочный биоматериал без пластиковой основы.

Ферментативное разрушение пластика начинается с окисления или гидролиза полимерной цепи. Далее молекулы распадаются на более простые соединения, которые гриб может использовать как источник углерода.

• У грибов описаны внеклеточные и внутриклеточные пути разложения; при аэробных условиях конечными продуктами называют углекислый газ и воду.

• Для полиэтилена низкой плотности у одного из изученных видов фиксировали потерю массы 1,182% за 30 дней. Это показывает, что эффект измерим, но пока ограничен по скорости.

• Наиболее часто в исследованиях упоминают Ascomycota и базидиомицеты, в том числе виды Aspergillus, Penicillium и Pleurotus.

Биопластики на основе мицелия получают не как одну химию, а как композит: грибные гифы связывают растительные отходы в плотную структуру. После роста материал формуют и сушат.

• Такие материалы используют как замену пенополистирольной упаковке, тепло- и звукоизоляционным плитам, а также защитным вкладышам для перевозки продукции.

• Свойства зависят от вида гриба, состава питательной среды и способа выращивания. Одни образцы делают более жёсткими, другие — более упругими и пористыми.

• Термин «mycelium-based materials» закрепился за целым направлением, где мицелий служит и связующим, и исходным биологическим каркасом.