Разработана система для создания биопластика

Группа ученых из Texas A & M AgriLife Research разработала систему, использующую углекислый газ (CO2) для производства биоразлагаемых пластмасс, или биопластиков, которые могут заменить используемый сегодня небиоразлагаемый пластик. Исследование решает две проблемы: накопление небиоразлагаемых пластиков и сокращение выбросов парниковых газов.

Исследование, опубликованное в журнале Chem, было совместной работой Сьюзи Дай, доктора философии, доцента кафедры патологии растений и микробиологии Техасского университета, и Джошуа Юань, доктора философии, ранее работавшего в Техасском университете и на кафедре патологии растений и микробиологии в качестве заведующего кафедрой синтетической биологии и возобновляемых продуктов, а в настоящее время — профессора Лопаты и заведующего кафедрой энергетики, экологии и химической инженерии Вашингтонского университета в Сент-Луисе.

По словам Дай, современные пластмассы на основе нефти нелегко разлагаются и создают серьезные проблемы в экосистемах и, в конечном итоге, в океанах.

Для решения этих проблем исследователи из Техасского колледжа сельского хозяйства и естественных наук и их команды почти два года работали над созданием интегрированной системы, которая использует CO2 в качестве сырья для выращивания бактерий в питательном растворе и производства биопластиков.

«Углекислый газ использовался в сочетании с бактериями для производства многих химических веществ, включая биопластики, но эта конструкция обеспечивает высокоэффективный и плавный поток по нашему трубопроводу между углекислым газом и биопластиками. Теоретически, это похоже на поезд с блоками, соединенными друг с другом. Первый блок использует электричество для преобразования углекислого газа в этанол и другие двухуглеродные молекулы — этот процесс называется электрокатализ. Во втором блоке бактерии потребляют этанол и молекулы углерода, превращая их в биопластик, отличающийся от пластиковых полимеров на основе нефти, которые труднее разлагаются», — рассказывают ученые.

Использование CO2 в процессе производства также может помочь сократить выбросы парниковых газов. Многие производственные процессы выбрасывают CO2 в виде отходов.

«Если мы сможем улавливать отработанный углекислый газ, мы сократим выбросы парниковых газов и сможем использовать его в качестве сырья для производства чего-либо. Эта новая платформа имеет большой потенциал для решения проблем устойчивости и преобразования будущего дизайна сокращения выбросов углекислого газа», — подчеркивают специалисты.

Главным достоинством новой платформы является гораздо более высокая скорость реакции по сравнению с фотосинтезом и большая энергоэффективность.

«Мы расширяем возможности этой платформы на широкий спектр продуктов, таких как топливо, химикаты и различные материалы. Исследование продемонстрировало план «декарбонизированного биомоделирования», который может преобразовать наш производственный сектор», — поясняют исследователи.

По их словам, биопластики в настоящее время стоят дороже, чем пластмассы на основе нефти. Но если технология будет достаточно успешной, чтобы производить биопластики в экономическом масштабе, промышленность сможет заменить традиционные пластмассы на те, которые оказывают меньшее негативное воздействие на окружающую среду. Кроме того, сокращение выбросов CO2 в энергетическом секторе, например, при производстве газового и электрического оборудования, также принесет пользу.

«Эта инновация открывает двери для новых продуктов, если бактерия будет разработана таким образом, чтобы потреблять молекулы, полученные из углекислого газа, и производить целевые продукты, — делится Дай. — Одним из преимуществ этой разработки является то, что условия, в которых растут бактерии, мягкие и могут быть адаптированы к условиям промышленного масштаба».

Эксклюзивный перевод*

Фото: Chem (2022). DOI: 10.1016/j.chempr.2022.09.005

Поделиться:

Подписывайтесь на краткие, но содержательные новости со всего мира
глазами молодого поколения в Телеграм и ВКонтакте.

Почитайте также

Ученые выявили два признака, предшествующих смерти

1 642 Ученые из Испании провели исследование и выявили несколько симптомов, которые могут указывать на серьезные …