Tim kemijskih inženjera iz Južne Koreje osmislio je prototip sustava pomoću kojeg bi dobro poznata bakterija mogla bi pretvoriti ugljični dioksid iz zraka u korisnu bioplastiku. Bilo bi to vrlo elegantno rješenje dva globalna problema u jednom potezu.
U posljednje vrijeme veliku pozornost privuklo je mikroskopsko rješenje rastućeg problema plastike u svijetu, u obliku bakterija koje grickaju plastiku i koje su sposobne razgraditi plastični otpad u nekoliko sati. Traženje novih načina za proizvodnju plastike iz izvora koji nisu fosilna goriva i njihovi derivati, isto tako je ključno za smanjenje ovisnosti čovječanstva o fosilnim gorivima.
Nakon puno dosadašnjih pokušaja, osmišljen novi sustav
Dosad su mnogi kemijski inženjeri došli su do ideje da bi rastuće razine ugljičnog dioksida u Zemljinoj atmosferi mogle biti neiskorišteni resurs za proizvodnju plastike ili drugih proizvoda na bazi ugljika, poput mlaznog goriva ili betona, samo kad bismo samo mogli uhvatiti CO2 iz zraka i napraviti nešto od toga.
Jedan od načina pretvaranja plina CO2 u druge korisne spojeve koji sadrže ugljik, jest korištenje električne energije u reakciji koja se zove elektroliza. No ta metoda, iako obećava, uglavnom proizvodi kratkolančane, početne spojeve od samo jednog do tri ugljikova atoma. Stvaranje kemikalija s duljim lancem ugljika iz CO2 je međutim puno teže.
U tom smislu, spomenuti tim kemijskih inženjera na Korejskom naprednom institutu za znanost i tehnologiju (KAIST) razvio je dvodijelni sustav za transformaciju CO2, u uobičajenu vrstu bioplastike uz pomoć bakterijske vrste nazvane Cupriavidus necatorr.
Kako novi sustav radi?
Prvi korak sustava je elektrolizator koji pretvara plinoviti CO2 u format, koji se potom stavlja u spremnik za fermentaciju, gdje bakterije počinju raditi svoj dio posla. C. necator dobro je poznat po svojoj sposobnosti sintetiziranja ugljikovih spojeva, poput poli-3-hidroksibutirata ili PHB, vrste biorazgradivog poliestera koji se može kompostirati, iz drugih izvora ugljika. Kod navedenog sustava korejskih inženjera, C. necator guta sirovinu iz reakcije elektrolize i gomila granule PHB-a, koje se zatim mogu izvaditi iz nakupljenih stanica.
Ista otopina cirkulira između reakcije elektrolize i spremnika za fermentaciju, s membranom koja odvaja dvije komore tako da su bakterije izolirane od nusproizvoda reakcije elektrolize. Ako se sustav napaja obnovljivom energijom, onda bi to mogao biti način proizvodnje bioplastike bez fosilnih goriva koji istovremeno koristi CO2, kojeg čovječanstvo zapravo brzo mora očistiti iz zraka, kako bi se ograničilo globalno zagrijavanje.
Primjenjiv i na industrijskoj razini?
Autori studije koja je objavljena u časopisu PNAS, optimistični su da je njihov pristup skalabilan i da bi mogao donekle pomoći u transformaciji načina na koji se proizvodi plastika.
"Rezultati ovog istraživanja su tehnologije koje se mogu primijeniti na proizvodnju raznih kemijskih tvari kao i bioplastike i očekuje se da će se koristiti kao ključni dijelovi potrebni za postizanje ugljične neutralnosti u budućnosti", ističu.
Laboratorijski pokusi pokazali su da stanice C. necator u hibridnom sustavu mogu sintetizirati toliko PHB, da nakon 120 sati ili 5 dana rada, poliesterski proizvod predstavlja do 83 posto težine suhe stanice bakterije. Na temelju tih rezultata, korejski znanstvenici tvrde da je njihov sustav 20 puta produktivniji od sličnih sustava koji su prethodno testirani.
Isto tako napominju da njihov sustav može raditi bez prekida, sve dok se bakterijske stanice nadopunjuju svaki dan, a plastični proizvod uklanja kako bi se reakcije nastavile. Ta kontinuirana proizvodnja bila bi ključna za funkcioniranje sustava u industrijskim razmjerima. Do sada su ga istraživači testirali samo 18 dana i proizveli 1,45 grama poliestera.
Izvor: Science Alert
