Японски учени: Революция в производството на биопластмаса от бактерии

Учени от Университета в Кобе, Япония, постигнаха пробив в производството на високоефективна биоразградима пластмаса. Те са разработили метод за превръщане на бактерии в суровина за пластмаса.

Иновацията, подробно описана в научното издание Metabolic Engineering, предлага решение за намаляване на зависимостта от петрол. Целта е създаване на пластмаса, която се разгражда лесно, без да замърсява околната среда.

Традиционните пластмасови опаковки, често направени от PET полимер, съдържат терефталова киселина, произведена от петрол. Тази съставка прави пластмасата издръжлива, но и неразградима. Затова изследователите по света търсят устойчиви алтернативи.

Японският екип, ръководен от д-р Шухей Нода и д-р Цутому Танака, се фокусира върху бактерията Escherichia coli. Те създават ензим от нея, който може да замени традиционните технологии. Новият метод включва генно редактиране, което води до надеждно производство на здрава биоразградима пластмаса.

Въпреки предизвикателствата, като деактивацията на ензими, учените успяват да оптимизират процеса. Чрез контрол на pH, температура и кислород, те постигат най-високата концентрация на ключовата съставка за пластмаса чрез микробна ферментация.

Нови хоризонти в биоразградимите пластмаси

Развитието на биоразградими пластмаси е ключово за намаляване на замърсяването. Десетилетия наред се смяташе, че PET пластмасата е почти неразградима по естествен път. Откритието на PETase ензим през 2016 г. в японски завод за рециклиране промени този възглед. То показа, че еволюцията може да предложи решения на екологични проблеми.

Морски бактерии с мотив M5 вече успешно разграждат PET пластмаса в океаните. Това е особено видимо в райони с високо замърсяване. Генетични карти показват, че гените за M5-PETase са силно активни в морската среда, което предполага естествена адаптация към замърсяването.

Японски учени от института РИКЕН също разработват биоразградима пластмаса, която се разтваря директно в морска вода за часове. Тези иновации са от съществено значение, тъй като съвременните биоразградими пластмаси все още не се разграждат напълно за кратко време в природата.

Китайският подход: Превръщане на CO2 в пластмаса

Китайски учени от Университета за електронни науки и технологии предлагат алтернативен метод. Те използват морската бактерия Vibrio natriegens за трансформиране на въглеродния двуокис от океанска вода в биоразградим прекурсор за пластмаса. Тази технология е „удар 2 в 1“. Тя не само премахва излишния въглероден двуокис от океана, но и го превръща в полезен продукт.

Чрез трикомпонентно устройство, екипът успява да извлече CO2 и да го превърне в янтарна киселина. Това е ключова съставка за биоразградими пластмаси. Vibrio natriegens е избрана заради бързия си растеж, което я прави идеална за екологична пластмаса.

Експериментите в 5-литрови биореактори показват обещаващи резултати. Въпреки предизвикателствата с утаяването на калций и магнезий от морската вода, екипът намира решение. Те използват мембрани и контролират pH, за да изолират проблемните йони.

Устройството работи 536 часа непрекъснато. Обработени са 177 литра морска вода, като са извлечени 6,54 литра въглероден двуокис. Ефективността е забележителна – само 3 квтч ток на килограм CO2. Изчисленията показват, че цената за директно улавяне на въглероден двуокис по този начин би била около 230 долара на тон. Това е конкурентна цена спрямо други технологии, но с допълнителната полза от създадения продукт.

Тези открития дават надежда за бъдеще, в което пластмасата е устойчива и не замърсява планетата. Въпросът вече не е дали, а кога ще видим масово производство на биоразградими пластмаси от бактерии и морска вода.