«Его больше, чем нефти»: что такое хитин — соединение, которое спасает человечество
Когда мы слышим слово «хитин», то сразу вспоминаем уроки биологии. Нам рассказывали о насекомых, которые покрыты твердым хитиновым панцирем. Как может быть это связано с человеческим здоровьем? Дело в уникальных свойствах этого вещества. В этой статье мы разберемся, что такое хитин, зачем он нужен и какую роль в его добыче играет Дальний Восток.
Что такое хитин?
Хитин — один из самых распространенных биополимеров на земле. Из него состоит внешний скелет членистоногих — ракообразных, насекомых, пауков. Также он встречается в моллюсках, губках, гидроидных полипах, диатомовых водорослях и даже в грибах. Хитин есть и у позвоночных животных. Один из лучших и практически единственный используемый источник хитина — ракообразные: креветки, крабы, раки, омары и лангусты.
Камчатский краб — источник хитина. Фото здесь и далее из архива ООО «Антей»
«Ежегодный биосинтез хитина превышает 100 млрд. тонн, — рассказывает Вадим Стадников, кандидат биологических наук, руководитель научной группы ООО «Азимут 270». — Это количество существенно превышает уровень ежегодно добываемой в мире нефти (4,4 млрд. тонн). Хитин вполне способен составить конкуренцию всемогущим углеводородам, если говорить об использовании его в синтезе полимеров и пластмасс».
Как отмечает ученый, хитин по своей структуре является полисахаридом, но очень необычным. Благодаря своему химическому строению он обладает еще и свойствами белков. Это позволяет проявлять в его молекуле различную биологическую активность. Таким образом, из-за своей структуры хитин является молекулярным конструктором, позволяющим вводить в его состав самые разные вещества, придавать молекуле нужные свойства и использовать её почти где угодно. Из хитина легко получать растворы, гели, суспензии, формировать нити, пленки, гранулы, губки и так далее.
Зачем он нужен?
У хитина большой спектр химического и биологического действия. Главные его качества — биосинтезируемость, биоразлагаемость, биосовместимость и нетоксичность.
В человеческом организме хитин способен стимулировать иммунную систему. Благодаря биосовместимости, биоразлагаемости и биоактивности хитин уже используется в качестве биомедицинских материалов и компонентов косметических средств.
Хитин — уникальное соединение
Практическое применение хитина в медицине многообразно. Это лечение аллергических, онкологических, офтальмологических и стоматологических заболеваний. Хитин используют как иммуностимулятор, транспортер лекарственных средств и антикоагулянт. Хитин незаменим как антипаразитарный, антибактериальный и антивирусный агент, и может применяться даже при лечении Covid-19.
Особым направлением применения производных хитина является использование в качестве основы для кровоостанавливающих препаратов и перевязочных материалов нового поколения. Он может применяться в медицине катастроф, вооруженных силах, органах правопорядка и МЧС.
В офтальмологии хитин может стать основой для искусственных хрусталиков и контактных линз. Перспективным может быть применение хитина в качестве пищевой добавки против ожирения. Помимо перечисленного, хитин можно использовать в экологии, сельском хозяйстве, в электронике и компьютерных технологиях, в качестве материала для 3D-принтеров, как основу для красителей и лаков, в бумажной и картонной промышленности, для очистки сточных вод, в ветеринарии и косметологии.
Как получают хитин?
Хитин не растворяется в воде. Его не так просто выделить из панциря ракообразных, потому что он именно он придает панцирю жесткость. Для этого панцирь нужно химически обработать, чтобы избавиться от белковой и минеральной части. При химическом способе для выделения хитина сырьё измельчают, затем проводят депротеинизацию и деминерализацию: сначала промывают раствором гидроксида натрия для удаления белков панциря, после — растворами соляной кислоты, чтобы растворить и смыть нерастворимые в воде соединения кальция.
Добыча краба
Как отмечает Вадим Стадников, такой процесс получения хитина «отягощен последствиями», среди которых выделение углекислого газа в атмосферу (парниковый эффект), потребность в большом количестве пресной воды (для производства 1 кг хитина требуется около 1 тонны воды), необходимость очистки большого количества сточных вод, нарушение кристалличности структуры хитина из-за использования сильных химических реагентов, опасность самой технологии производства хитина для людей, оборудования, инфраструктуры и окружающей среды. Наконец, технология не позволяет полностью убирать белок из панциря, что чревато сильнейшими аллергенными реакциями при использовании хитина в биомедицине.
Ракообразных, из которых можно получать хитин, добывают в Атлантическом, Тихоокеанском и Индоокеанском секторе Антарктики, в Балтийском море и Калининградской области. Самое перспективное место для получения хитина из ракообразных в России — Дальний Восток, отмечает Алексей Петренко, заместитель генерального директора по производству ООО «Антей». На крабодобывающих предприятиях этого региона изготавливают продукцию из камчатского, синего, равношипого крабов, крабов-стригунов опилио и бэрди. Отходы от производства продукции (панцирь, пустые конечности крабов) выступают сырьем для производства хитина. Затраты на доставку панциря к месту переработки минимальны.
Как работает бизнес?
Бизнес по производству хитина достаточно новый. Сегодня в России к производству хитина с использованием инновационных технологий вплотную приблизилась только одна компания — ООО «Антей», резидент ИНТЦ «Русский». Производство стартует в 2022 году.
«Наша бизнес-модель — глубокая переработка краба, безотходное производство, в частности, переработка панциря, который ранее не использовался. В результате мы будем получать продукцию с высокой добавленной стоимостью», — делится Алексей Петренко.
В России разработана уникальная «зеленая» технология производства хитина. Её автором является руководитель научной группы ООО «Азимут 270» Вадим Стадников. Хитин, который будут получать по этой технологии, имеет свое коммерческое название — «Термохит». При его получении будут использоваться относительно дешевые и абсолютно безопасные для человека и природы реактивы.
«Процесс получения хитина продолжается всего несколько часов, все компоненты панциря используются в качестве дополнительных коммерческих продуктов, количество выбрасываемых парниковых газов и потребляемой воды — минимально, а часть используемых реагентов возвращается в процесс после регенерации, что существенно влияет на себестоимость продукта», — рассказывает о технологии Вадим Стадников.
Производство хитина на Дальнем Востоке открывает огромный потенциал для сбыта в Китае, Южной Кореи и Японии — рынках, где уже есть сформированный потребительский спрос. Качество и экологичность, по прогнозам, помогут продукту, произведенному в ИНТЦ «Русский», занять до 7% мирового рынка хитина к 2030 году.