Съдържание:

Изненада! Океанът би могъл да реши свой собствен океански пластмасов проблем
Изненада! Океанът би могъл да реши свой собствен океански пластмасов проблем

Видео: Изненада! Океанът би могъл да реши свой собствен океански пластмасов проблем

Видео: CS50 2013 - Week 8, continued 2022, Декември
Anonim

Някога водещите световни петролни компании смятаха, че могат да използват пластмасата и нефтохимическите продукти като хеджиране срещу намаляващото търсене на изкопаеми горива. Сега изглежда, че прозорецът на възможностите вече започва да се затваря. В последното развитие на този резултат изследователски екип, базиран в японския университет Кобе, разбра как скромна микроскопична форма на водорасли може да бъде предизвикана да изплюе D-лактата, ключов градивен елемент за биопластиката. За искрящо зелен бонус, новият процес може да се извърши на платформа с морска вода.

пластмаса CO2 слънчева светлина морска вода биопластика
пластмаса CO2 слънчева светлина морска вода биопластика

Когато Synechocystis sp. PCC 6803, който е натрупал гликоген, се поставя в аноксични тъмни условия, това активира метаболитния път (обозначен с червените стрелки), който насърчава производството на D-лактон (изображение от Kobe University чрез Eurekalert).

Извън пластичния огън, в биопластичния тиган - или не

Ако „микроскопична форма на водорасли“ви кара да мислите за цианобактерии, изтичайте веднага и си купете пура. Екипът на Kobe се фокусира върху цианобактериите, защото осигурява път за заобикаляне на ключов препъни камък за устойчивост на биоразградима пластмаса в категорията полимлечна киселина или PLA (* 4).

В момента изследователите се фокусират върху генерирането на PLA от бактериите e. коли. Проблемът е, че д. coli има нужда от нещо за ядене. Това нещо е предимно растителна захар от царевица или захарна тръстика, което повдига цял набор от земеползването, водните ресурси и проблемите на устойчивостта на селското стопанство.

Цианобактериите избягват някои от тези проблеми. Ето обяснителя от изследователския екип в Кобе:

„Цианобактериите … са идеален микроб за производство на полезни вещества, тъй като могат да преобразуват CO2, фиксиран чрез фотосинтеза, в различни целеви съединения. В допълнение, цианобактериите имат много по-висока фотосинтезираща способност от растенията, което означава, че дори може да се отглежда при силна светлина. Не се нуждае от почва и много сортове могат да се култивират в морска вода. Следователно се надяваме, че цианобактериите могат да осигурят най-добрата основа за биопродукция, тъй като се нуждаят само от слънчева светлина, CO2 и морска вода."

За да бъде ясно, това не означава одобрение за продължаване на наводняването на водите на Земята с еднократни пластмасови предмети за еднократна употреба, биоразградими или не. Идеята би била да се заменят еднократните артикули с предмети за многократна употреба, които могат да се изхвърлят отговорно, след като достигнат края на използваемия си живот.

Изработване на пластмаса от слънчева светлина, CO2 и морска вода

Това звучи достатъчно просто, но както винаги дяволът е в детайлите. Въпреки че предишни изследвания показват, че цианобактериите могат да произвеждат D-лактат от слънчева светлина, CO2 и морска вода, досега никой не е измислил как да увеличи производството до значимо ниво, тъй като производственият път не е бил разбран в детайли.

И така, екипът на Кобе започна в началото. Те взеха често изследван щам цианобактерии (Synechocystis sp. PCC 6803 за тези от вас, които водят резултат у дома), който е известен с това, че се поддава на генетична модификация, и го подложиха на техника, която те наричат ​​„динамична метаболомика“.

Динамичната метаболомика се основава на редовен стар анализ на метаболомите, който се отнася до идентифицирането на съединенията в клетките. Динамичността идва, защото методът на Кобе позволява процесът на идентификация да се развие с течение на времето.

Въз основа на собствените си предишни изследвания, екипът се спря на ролята на ябълчния ензим в производството на D-лактат. Разгръщайки динамичния анализ, те разгледаха разликата в две клетки, едната без функциониращ ябълчен ензим, а другата с конструирана свръхекспресия на ябълчен ензим.

Нека да преминем напред към частта, в която са подложили инженерната версия на Synechocystis sp. PCC 6803 до ферментационна среда, насочена към отглеждане на клетките до максимална плътност. В тази среда (тъмно + без кислород), проектираните цианобактерии постигнаха 26,6 g / L за D-лактат, повече от два пъти предишния световен рекорд от 10,7 g / L.

За повече подробности разгледайте проучването на екипа в списанието ACS Synthetic Biology под заглавие „Малиновият ензим улеснява производството на d-лактат чрез увеличена доставка на пируват по време на аноксична тъмна ферментация в Synechocystis sp. PCC 6803."

Нагоре и нагоре за биопластика

Дотук добре. Екипът на Kobe очаква, че максимизирането на фотосинтетичния път на цианобактериите допълнително ще оптимизира производството на D-лактат и ще доведе до процес, който може да се конкурира с други пластмаси на отворения пазар.

Докато работят по това, заслужава да се спомене, че скромните цианобактерии се очертаха като един от работните коне на искрящата зелена икономика на бъдещето и не става въпрос само за пластмасата.

Тук, в САЩ, изследователски екип от Националната лаборатория Брукхейвън пуска микроба да работи в хибридно устройство за събиране на светлина, а екип от Тихоокеанската национална лаборатория изследва потенциала му за превръщане на метановия биогаз в други използваеми горива.

След това има цялото нещо за производството на възобновяем етанол от цианобактерии със слънчева светлина, CO2 и морска вода. Въпреки срива на едно голямо начинание на частния сектор през 2017 г., теренът все още е активен. Офисът на енергийния отдел за възобновяема енергия и енергийна ефективност, от една страна, е фен. CleanTechnica проверява дали има някакви изследвания в ход, така че останете на линия за повече информация.

Популярни по теми