Дрожжевая фабрика производит биоразлагаемый пластик из метанола

Учёные создали дрожжевую клеточную фабрику, способную превращать метанол в L-лактат — ключевой мономер для производства биоразлагаемого пластика полимолочной кислоты (PLA). Это открывает путь к созданию экономики замкнутого цикла, где пластик производится из углекислого газа.

Инженерия дрожжей Ogataea polymorpha для производства L-лактата из метанола. Автор: Nature Communications (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-65793-x

Метанол считается идеальным сырьём для биопроизводства. Его преобразование в лактат — перспективная стратегия борьбы с «белым загрязнением» пластиковыми отходами. Однако из-за токсичности метанола и сильной конкуренции между синтезом продукта и ростом клеток создать эффективные микроорганизмы для этой задачи было сложно.

В исследовании, опубликованном в журнале Nature Communications, команда под руководством профессора Чжоу Юнцзиня из Даляньского института химической физики Китайской академии наук совместно с профессором Фэй Цяном из Сианьского университета Цзяотун разработала дрожжевую клеточную фабрику, использующую метанол в качестве единственного источника углерода для производства L-лактата, и оценила коммерческий потенциал и экологическое влияние этого процесса.

Исследователи кардинально перестроили метаболизм дрожжей Ogataea polymorpha, чтобы заставить их сверхпродуцировать L-лактат из метанола. В процессе они обнаружили уникальную схему распределения кофакторов в метаболизме метанола.

На основе этого механизма регуляции кофакторов были разработаны стратегии кофакторной инженерии и митохондриальной компартментализации, что существенно усилило биосинтез L-лактата.

Технико-экономический анализ и оценка жизненного цикла показали, что минимальная отпускная цена L-лактата, произведённого из метанола, составит 2,29 доллара за кг (~183 рубля) при годовой мощности 18 500 тонн. Также было показано, что синтез 1 тонны L-лактата приводит к связыванию 7,29 тонн углерода, что делает производство углеродно-негативным.

Эти результаты демонстрируют экономическую и экологическую ценность производства L-лактата из CO₂ путём сочетания химического и биологического катализа.

«Наша работа не только прокладывает путь для инженерии метаболизма метанола с целью производства лактата, но и показывает более широкую перспективу для циркулярной экономики, устанавливая прямую связь между биоразлагаемыми пластиками и углеродной нейтральностью», — сказал профессор Чжоу.

Дополнительная информация: Wei Yu et al, Methanol biotransformation for the production of biodegradable plastic monomer L-lactate in yeast, Nature Communications (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-65793-x

Получение биоразлагаемого пластика из возобновляемого сырья, такого как метанол, который, в свою очередь, можно синтезировать из уловленного CO₂ и водорода, — одно из ключевых направлений «зелёной» химии. PLA-пластики уже широко используются для производства упаковки, одноразовой посуды и медицинских имплантатов, разлагаясь в промышленных компостерах.