Производство химикатов - обременительное дело. Часто на фабрике производится лишь малая часть того, что действительно нужно. Большой остаток непригоден для использования - или даже хуже. Примеры? Дефолиант «Агент Оранж», использовавшийся армией США во время войны во Вьетнаме, был изготовлен в спешке. Он содержал диоксин в качестве примеси. В результате не только деревья в зоне боевых действий потеряли свою листву, но и солдаты США и вьетнамские граждане спустя годы заболели раком.
Есть также примеры из сельского хозяйства: при производстве инсектицида линдана, гексахлорциклогексана (ГХГ), производится лишь менее 15 процентов целевого вещества; 85 процентов реакционного бульона являются опасными отходами. В 1950-е годы эта ядовитая смесь еще целиком распылялась на поля и сады. Позже эффективный линдан был выделен и продан в чистом виде, а остальное выброшено на свалки. Там химические вещества часто до сих пор лежат. Линдан запрещен в ЕС с 2007 года, а в Швейцарии он уже некоторое время не используется.
Антипирен гексабромциклодекан (ГБЦД) также представляет собой смесь нескольких веществ. Он был изобретен в 1970-х годах, производился в масштабе нескольких 10 000 тонн в год и использовался в полистироловых изоляционных плитах для фасадов домов, в текстиле и пластмассах для электроприборов. Он запрещен во всем мире с 2014 года. В Швейцарии пластик, содержащий ГБЦД, не перерабатывается, а подлежит уничтожению при сжигании отходов.
Международно вне закона
С 2004 года Стокгольмская конвенция о стойких органических загрязнителях регулирует обращение с такими долгоживущими экологическими токсинами. Швейцария ратифицировала соглашение в 2003 г., но все эти вещества уже находятся в окружающей среде - и тонко распределены. ГБЦД обнаружен в осадках сточных вод, в рыбе, в воздухе, воде и почве. В 2004 году Всемирный фонд дикой природы (WWF) взял образцы крови у одиннадцати европейских министров окружающей среды и трех министров здравоохранения и обнаружил ГБЦД и линдан в крови каждого из них.
Бактерии спасатели из земли
Напрашивается вопрос: можем ли мы восстановить или обезвредить химические отходы прошлых поколений? К счастью, ученые не избегают неприятных мест в поисках решений. В 1991 году они почти одновременно обнаружили три штамма бактерий, которые могли потреблять линдан и его бесполезные химические собратья на химических свалках во Франции, Японии и Индии: Sphingobium francense, Sphingobium japonicum и Sphingobium indicum. Могут ли эти биоочистители также переваривать антипирен ГБЦД и другие токсины?
Химик Empa Норберт Хиб и микробиолог Eawag Ханс-Петер Колер вместе с исследователями из Цюрихского университета прикладных наук (ZHAW) и двух индийских институтов подвергли их испытанию. Они модифицировали гены индийских бактерий и производили ферменты, разлагающие ГХГ, в чистом виде. Фермент - это белковая молекула, так сказать, биокатализатор, с помощью которого бактерии, а также другие живые клетки могут создавать или разрушать химические вещества. Молекула загрязнителя ГХГ входит в фермент, как ключ в замок. Затем часть молекулы отщепляется. Теперь безвредные фрагменты снова высвобождаются, и фермент готов поглотить следующую молекулу загрязняющего вещества.
Мутации открывают возможности
Вместе со студенткой бакалавриата Жасмин Хубели Хиб исследовал не только варианты ферментов, обнаруженные на свалках, но и фермент, полученный из генетически модифицированного бактериального штамма. Здесь исследователи намеренно расширили «замочную скважину», чтобы более крупные молекулы ГБЦД могли легче разрушаться. Результат: генетическая модификация повлияла на скорость разрушения загрязнителя. Исследователь Empa Хиб надеется на их результаты: «Это означает, что теперь у нас действительно есть шанс использовать биологические методы для обезвреживания этих долгоживущих токсинов, производимых человечеством и распространяемых на больших территориях.«Однако предстоит еще долгий путь. Принцип «замка-и-ключа» полезных ферментов еще предстоит выяснить более подробно, прежде чем в будущем будут доступны специальные ферменты для химических токсинов.