Проект-исследование «Бактерии против пластика»
Мы используем пластик каждый день. Из-за прочности, водонепроницаемости и дешевизны он стал невероятно популярен, а с момента его изобретения прошло всего 100 лет. Чтобы мы с вами могли наслаждаться одноразовыми стаканчиками и доступной техникой, нужно производить пластик в больших количествах; при этом, согласно изданию The Guardian, пластиковый пакет используется в среднем 12 минут, а разлагается около 450 лет. Тем временем население Земли растет, а вместе с ним растет и ежегодное потребление пластика. Последние 70 лет темпы производства пластмасс экспоненциально увеличиваются (Рис. 1). А вот как эффективно бороться с пластиковыми отходами — пока не понятно...
В 2016 году ученым из технологического института Киото (Япония) удалось определить, какой именно микроорганизм “съедал” пластиковые бутылки. Исследовав 250 образцов почвы и воды, находившихся рядом с местами разложения PET, ученые выяснили, что ответственна за биодеградацию пластика была бактерия Ideonella sakainesis. Более того, эти же ученые смогли выделить фермент, с помощью которого происходило разрушение пластика. В данный момент ведется работа над повышением эффективности данного фермента в разложении пластика. Предполагается, что через некоторое время появиться возможность массового производства данного “вещества”, с помощью которого можно будет эффективно избавляться от пластика. Но это только PET, который составляет всего 3% от общего количества пластиковых отходов, а что делать с остальным пластиком?
На этот вопрос сейчас пытаются ответить ученые во всем мире, а ученице 10 класса Лицея “Вторая Школа” Анне Филюриной удалось поучаствовать в одном из таких исследований. В рамках этого исследования ученые из Московского университета имени М.В.Ломоносова изучали возможности разложения пластика LDPE-bio (биоразлагаемый пластик, из которого делают контейнеры и различные виды пленки).
Перед ученицей стояла задача математически описать образцы пластика до и после инкубации с бактериями, поскольку к этому моменту уменьшение массы образцов было уже обнаружено. Для исследования рельефа образцов был использован сканирующий зондовый микроскоп, зонд которого (кантилевер) скользит по поверхности и считывает ее рельеф (Рис. 2).
Всего было просканировано 7 образцов ( 3 после инкубации с бактериями и 4 контрольных). Хотя визуально поверхность образца до инкубации с бактериями более шероховатая чем после, для каждого из образцов были рассчитаны средняя шероховатость и мера эксцесса в программе FemtoScan Online. Эти показатели позволяют математически описать “степень” гладкости или шероховатости поверхности. Далее было произведено сравнение этих показателей для контрольных образцов и тех, что инкубировались с бактериями в течение 60 дней (Рис. 3). В результате сравнения оказалось, что поверхность образца после инкубации с бактериями значительно более гладкая, чем у контрольного образца. Таким образом, бактерии разрушили поверхность полимера, что подтверждает факт биодеградации.
Далее планируется исследование других типов пластика по этой методике для выявления эффективности инкубирования с ним бактерий в биодеградации полимера.
Сегодня инновации в школе – это не только использование интерактивной доски и электронного дневника. Наиболее серьёзные изменения претерпевают технологии преподавания предметов школьной программы и, конечно, в целом образовательный процесс, когда у ребят появляется возможность для исследований и создания собственных уникальных разработок.
Авторы: Анна Филюрина, Татьяна Гончарова, Иван Пылев
