Ved hjælp af en meget almindelig bakterie har KAIST-forskere skabt en biobaseret plastik, der kunne erstatte PET-flasker

Koreanske forskere har udviklet en biobaseret plast som kunne bruges til at erstatte PET i produktionen af ​​plastikflasker. Det er en pseudoaromatisk polyester, det vil sige en monomer, der til en vis grad efterligner strukturen af ​​de molekyler, der danner plastiske polymerer, produceret startende fra glukose ved hjælp af fem stammer af Corynebacterium glutamicum, en bakterie, der allerede finder udbredt anvendelse i den industrielle sektor til fremstilling af aminosyrerne lysin og glutamat.

Udskiftning af plastik: en udfordring for kemi

Den stadig mere massive brug af plast belaster planetens og dens indbyggeres sundhed: ifølge den seneste Earth Action rapport, alene i år er vi spredt ud i naturen ca 70 millioner tons plastik, 31,5 % af det samlede affald, der produceres, hovedsagelig på grund af ubalancen mellem mængden af ​​forbrugt plastik og evnen til at håndtere materialet ved slutningen af ​​dets levetid.

Disse enorme mængder af affald efterladt i miljøet de kan forurene jorden og ende direkte i havene, kvæle dyr og hele marine økosystemer, og det er nu blevet påvist, at nedbrydningen af ​​plastikobjekter fører til dannelsen af ​​mikropartikler, der er i stand til at infiltrere i menneskeligt blod og væv. Bekymringen for menneskers sundhed øger således miljøspørgsmålet, hvilket gør det stadig mere presserende at søge efter teknologier og løsninger, der er i stand til at vende denne farlige tendens.

Kemisk forskning har længe accepteret denne udfordring og foreslået løsninger lige fraupcycling af plastmaterialer til skabelsen af nye materialer i stand til at erstatte dem, der stammer fra petroleum. De seneste nyheder kommer fra Korea Advanced Institute of Science & Technology (KAIST): Forskere ser ud til at have fundet et fantastisk alternativ til plastik. Forskerholdet, ledet af professor Sang Yup Lee fra Institut for Kemi- og Biomolekylær Teknik, formåede at producere en mikrobiel-baseret plast biologisk nedbrydeligt, som det endda ville være i stand til erstatte PET bruges til fremstilling af flasker.

Bakterier som alternativ til plastik

Professorens forskningsgruppe Sang Yup Lee formået at udvikle en mikrobiel stamme, der effektivt producerer en monomer af pseudoaromatisk polyester som kan bruges til at erstatte polyethylenterephthalat (PET).

Pseudoaromatiske dicarboxylsyrer, forklarer forskerne, har bedre fysiske egenskaber og større biologisk nedbrydelighed end en aromatisk polyester som PET, når syntetiseret som polymerer. Af denne grund tiltrækker de forskernes opmærksomhed som økologiske monomerer, som de kan forsøge at bygge alternative polymerer til plastmaterialer med.

Produktionen af ​​pseudoaromatiske dicarboxylsyrer gennem kemiske metoder giver dog flere problemer: den er ikke særlig selektiv, har et lavt udbytte, kræver meget komplekse reaktionsbetingelser og producerer farligt affald.

For at løse dette problem brugte professor Sang Yup Lees forskningsgruppestofskifteteknik at udvikle en mikrobiel stamme, der producerer fem typer pseudoaromatiske dicarboxylsyrer fra glucose ved hjælp af fem stammer af Corynebacterium glutamicum konstrueret. Som det fremgår af undersøgelsen, offentliggjort i PNAS"en basisstamme til produktion af 2-pyron-4,6-dicarboxylsyre blev konstrueret, som derefter blev yderligere konstrueret og optimeret til at producere andre pyridin-dicarboxylsyrer".

Et vigtigt skridt mod oliefri kemi

Den nye produktionsmetode resulterede meget effektiv: forskerne var i stand til at producere 2,79 g/L 2,3-pyridinsyre, 0,49 g/L 2,4-pyridinsyre, 1,42 g/L 2,5-pyridinsyre og 79 g/L 2,3, 0,49-pyridindicarboxylsyre. Desuden opnåede de 2,4 g/L 1,42-pyridindicarboxylsyre og 2,5 g/L XNUMX-pyridindicarboxylsyre, det meste høje produktionskoncentrationer registreret i verden. Især forklarer forskerne, at 2,4-, 2,5-pyridindicarboxylsyre opnåede en produktion på en g/L skala, hvor det aldrig havde været muligt at overskride mg/L-skalaen.

Metoderne brugt i denne undersøgelse vil være nyttige at udvikle stadig mere effektive cellefabrikker skal bruges til produktion af biobaserede plastmonomerer. Det forventes, at forskningsresultaterne konkret vil blive anvendt på forskellige industrielle processer polyester produktion, og som vil blive aktivt brugt i fremtidig forskning omkring produktion af aromatiske polyestere.

Som professor Sang Yup Lee sagde,

”Vigtigheden af ​​denne forskning er, at vi har udviklet en miljøvenlig teknologi, der effektivt producerer lignende aromatiske polyestermonomerer baseret på mikroorganismer. Denne undersøgelse vil hjælpe den mikroorganismebaserede biomonomerindustri med at erstatte den petroleumsbaserede kemiske industri i fremtiden."

Koreanske forskere har endelig fundet en måde til effektivt at producere disse forbindelser, som de måske en dag udskift plasten, hvilket åbner et vigtigt vindue for fremtidig forskning i alternative monomerer fra biobaserede kilder.

Her er tre indsigter, som måske interesserer dig:

Hvor meget plastik er der i menneskekroppen?
Verdens første spiselige genopladelige batteri
Den kenyanske start-up, der forvandler plastikaffald til frysere