Ove bakterije mogu pretvoriti CO2 u zraku u korisnu bioplastiku Tehnologija
Rea
12.05.2024.
463 
1
Napredne tehnologije, strojevi, uređaji... - Ocjena 0/5 (0 glasova)
Dobro poznata bakterija mogla bi pretvoriti ugljični dioksid iz zraka u korisnu bioplastiku, rješavajući dva globalna problema jednim brzim potezom, koristeći prototip sustava koji je osmislio tim kemijskih inženjera iz Koreje.
Bakterije koje grickaju plastiku, a sposobne su razgraditi plastični otpad u nekoliko sati, u posljednje su vrijeme privukle veliku pozornost kao mikroskopsko rješenje rastućeg svjetskog problema s plastikom.
Iako je čišćenje nereda koji smo već napravili veliki prioritet, traženje novih načina za proizvodnju plastike iz izvora koji nisu sirova nafta i njezini derivati također je ključno za smanjenje naše ovisnosti o fosilnim gorivima.
Plastični polimeri su dugi lanci ponavljajućih podjedinica nanizanih zajedno, a okosnicu tih lanaca najčešće čine atomi ugljika.
Mnogi kemijski inženjeri došli su do pametne ideje da bi rastuće razine ugljičnog dioksida u Zemljinoj atmosferi mogle biti neiskorišteni resurs za proizvodnju plastike ili drugih proizvoda na bazi ugljika, poput mlaznog goriva ili betona – kad bismo samo mogli uhvatiti CO 2 iz zrak i napraviti nešto od njega.
Jedan od načina pretvaranja plina CO 2 u druge korisne spojeve koji sadrže ugljik je ubrizgavanje električne energije u reakciji koja se zove elektroliza. Ali ova metoda, iako obećava, uglavnom proizvodi kratkolančane, početne spojeve od samo jednog do tri ugljikova atoma. Stvaranje kemikalija s duljim ugljikovim lancima iz CO 2 teži je i neučinkovitiji zadatak.
U ovom novom naporu, tim kemijskih inženjera na Korejskom naprednom institutu za znanost i tehnologiju (KAIST) razvio je dvodijelni sustav za transformaciju CO 2 u uobičajenu vrstu bioplastike uz pomoć bakterijske vrste nazvane Cupriavidus necator.
Prvi korak sustava je elektrolizator koji pretvara plinoviti CO 2 u format. Zatim se to stavlja u spremnik za fermentaciju, gdje bakterije počinju raditi.
C. necator dobro je poznat po svojoj sposobnosti sintetiziranja ugljikovih spojeva kao što su poli-3-hidroksibutirat ili PHB, vrsta biorazgradivog poliestera koji se može kompostirati, iz drugih izvora ugljika.
U ovom slučaju, C. necator guta sirovinu formata iz reakcije elektrolize i gomila granule PHB – koje se zatim mogu ekstrahirati iz požnjevenih stanica.
Ista otopina cirkulira između reakcije elektrolize i spremnika za fermentaciju, s membranom koja odvaja dvije komore tako da su bakterije izolirane od nusproizvoda reakcije elektrolize.
Ako se sustav napaja obnovljivom energijom, onda bi to mogao biti način proizvodnje bioplastike bez fosilnih goriva koji istovremeno koristi CO 2 - koji se brzo mora očistiti iz zraka kako bi se ograničilo globalno zagrijavanje.
Hyunjoo Lee i Sang Yup Lee, dva biomolekularna inženjera na KAIST-u koji su vodili studiju, optimistični su da je njihov pristup skalabilan i da bi mogao donekle pomoći u transformaciji načina na koji se proizvodi plastika.
"Rezultati ovog istraživanja su tehnologije koje se mogu primijeniti na proizvodnju raznih kemijskih tvari kao i bioplastike i očekuje se da će se koristiti kao ključni dijelovi potrebni za postizanje ugljične neutralnosti u budućnosti", kažu.
Iako to tek treba vidjeti, čini se da je to opcija vrijedna potrage.
Laboratorijski pokusi pokazali su da stanice C. necator u hibridnom sustavu mogu sintetizirati toliko PHB da nakon 120 sati ili 5 dana rada, poliesterski proizvod predstavlja do 83 posto težine suhe stanice bakterije.
Na temelju ovih rezultata, istraživači tvrde da je njihov sustav 20 puta produktivniji od sličnih sustava koji su prethodno testirani.
Tim također izvješćuje da njihov sustav može raditi bez prekida sve dok se bakterijske stanice nadopunjuju svaki dan, a plastični proizvod uklanja kako bi se reakcije nastavile.
Ta kontinuirana proizvodnja bila bi ključna za funkcioniranje sustava u industrijskim razmjerima. Do sada su ga istraživači testirali samo 18 dana i proizveli 1,45 grama poliestera.
Ali istraživači kažu da je njihov integrirani sustav poboljšanje prethodnih šaržnih reaktora ili drugih postavki koje mogu upravljati samo jednom fazom reakcije u isto vrijeme i zahtijevaju dodatne korake odvajanja i pročišćavanja.
U međuvremenu, drugi biokemijski inženjeri pokušavaju poboljšati prirodnu sposobnost C. necator da proizvodi PHB iz CO 2 s nekoliko genetskih promjena jer kažu da je količina polimera koju proizvodi C. necator još uvijek premala za komercijalizaciju – barem za sada .
Studija je objavljena u PNAS-u.
Izvor: https://www.sciencealert.com/these-bacteria-can-transform-co2-in-the-air-into-a-useful-bioplastic
Najnovije
Popularno
Komentari
