Ved å bruke en veldig vanlig bakterie har KAIST-forskere laget en biobasert plast som kan erstatte PET-flasker

Koreanske forskere har utviklet en biobasert plast som kan brukes til å erstatte PET ved produksjon av plastflasker. Det er en pseudoaromatisk polyester, det vil si en monomer som til en viss grad imiterer strukturen til molekylene som danner plastpolymerer, produsert med utgangspunkt i glukose ved hjelp av fem stammer av Corynebacterium glutamicum, en bakterie som allerede finner utbredt anvendelse i industrisektoren for produksjon av aminosyrene lysin og glutamat.

Bytte ut plast: en utfordring for kjemi

Den stadig mer massive bruken av plast legger en belastning på helsen til planeten og dens innbyggere: ifølge den siste Earth Action-rapport, bare i år har vi spredt oss ut i naturen omtrent 70 millioner tonn plast, 31,5 % av det totale avfallet som produseres, hovedsakelig på grunn av ubalansen mellom volumene av plast som forbrukes og evnen til å håndtere materialet ved slutten av levetiden.

Disse enorme mengdene avfall som er forlatt i miljøet de kan forurense bakken og havne direkte i havet, kvele dyr og hele marine økosystemer, og det er nå påvist at nedbrytning av plastobjekter fører til dannelse av mikropartikler som kan infiltrere i menneskelig blod og vev. Bekymringen for menneskers helse øker dermed miljøspørsmålet, og gjør søket etter teknologier og løsninger som er i stand til å snu denne farlige trenden stadig mer presserende.

Kjemisk forskning har lenge akseptert denne utfordringen, og foreslår løsninger som spenner fraresirkulering av plastmaterialer til opprettelsen av nye materialer i stand til å erstatte de som kommer fra petroleum. De siste nyhetene kommer fra Korea Advanced Institute of Science & Technology (KAIST): Forskere ser ut til å ha funnet et fantastisk alternativ til plast. Forskerteamet, ledet av professor Sang Yup Lee ved Institutt for kjemisk og biomolekylær teknikk, klarte å produsere en mikrobiell-basert plast biologisk nedbrytbart at det til og med ville være i stand til erstatte PET brukes til produksjon av flasker.

Bakterier som et alternativ til plast

Professorens forskningsgruppe Sang Yup Lee klart å utvikle en mikrobiell stamme som effektivt produserer en monomer av pseudoaromatisk polyester som kan brukes til å erstatte polyetylentereftalat (PET).

Pseudoaromatiske dikarboksylsyrer, forklarer forskerne, har bedre fysiske egenskaper og større biologisk nedbrytbarhet enn en aromatisk polyester som PET når syntetisert som polymerer. Av denne grunn tiltrekker de seg oppmerksomheten til forskere som økologiske monomerer for å prøve å bygge alternative polymerer til plastmaterialer.

Produksjonen av pseudoaromatiske dikarboksylsyrer gjennom kjemiske metoder byr imidlertid på flere problemer: den er lite selektiv, har lavt utbytte, krever svært komplekse reaksjonsbetingelser og produserer farlig avfall.

For å løse dette problemet brukte professor Sang Yup Lees forskningsgruppestoffskifteteknikk å utvikle en mikrobiell stamme som produserer fem typer pseudoaromatiske dikarboksylsyrer fra glukose ved hjelp av fem stammer av Corynebacterium glutamicum konstruert. Som det fremgår av studien, publisert i PNAS"det ble konstruert en basisstamme for produksjon av 2-pyron-4,6-dikarboksylsyre, som deretter ble videre konstruert og optimalisert for å produsere andre pyridin-dikarboksylsyrer".

Et viktig skritt mot petroleumsfri kjemi

Den nye produksjonsmetoden resulterte veldig effektivt: forskerne var i stand til å produsere 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-pyridin-dikarboksylsyre. Videre oppnådde de 2,4 g/l 1,42-pyridin-dikarboksylsyre og 2,5 g/l XNUMX-pyridin-dikarboksylsyre, det meste høye produksjonskonsentrasjoner registrert i verden. Spesielt forklarer forskerne at 2,4-, 2,5-pyridin-dikarboksylsyre oppnådde en produksjon på en g/L-skala, hvor det aldri hadde vært mulig å overskride mg/L-skalaen.

Metodene som er brukt i denne studien vil være nyttige å utvikle stadig mer effektive cellefabrikker skal brukes til produksjon av biobaserte plastmonomerer. Det forventes at forskningsresultatene vil bli konkret brukt på ulike industrielle prosesser polyester produksjon, og som vil bli aktivt brukt i fremtidig forskning på produksjon av aromatiske polyestere.

Som professor Sang Yup Lee uttalte,

«Betydningen av denne forskningen er at vi har utviklet en miljøvennlig teknologi som effektivt produserer lignende aromatiske polyestermonomerer basert på mikroorganismer. Denne studien vil hjelpe den mikroorganismebaserte biomonomerindustrien til å erstatte den petroleumsbaserte kjemiske industrien i fremtiden."

Koreanske forskere har endelig funnet en måte å effektivt produsere disse forbindelsene som de kanskje en dag erstatte plasten, åpner et viktig mulighetsvindu for fremtidig forskning på alternative monomerer fra biobaserte kilder.

Her er tre innsikter som kan interessere deg:

Hvor mye plast er det i menneskekroppen?
Verdens første spiselige oppladbare batteri
Den kenyanske oppstarten som gjør plastavfall til frysere