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Überraschung! Ozean Könnte Das Eigene Plastikproblem Im Ozean Lösen
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Video: Wie kommt unser Plastikmüll ins Meer? 2023, Februar
Anonim

Früher dachten führende globale Ölkonzerne, sie könnten Plastik und Petrochemikalien als Absicherung gegen die sinkende Nachfrage nach fossilen Brennstoffen nutzen. Jetzt sieht es so aus, als ob sich das Zeitfenster bereits zu schließen beginnt. In der neuesten Entwicklung zu diesem Thema hat ein Forschungsteam der japanischen Universität Kobe herausgefunden, wie eine bescheidene mikroskopische Form von Algen dazu gebracht werden kann, D-Lactat, einen wichtigen Baustein für Biokunststoffe, auszuspucken. Für einen funkelnden grünen Bonus kann der neue Prozess auf einer Plattform aus Meerwasser durchgeführt werden.

Plastik CO2 Sonnenlicht Meerwasser Biokunststoff
Plastik CO2 Sonnenlicht Meerwasser Biokunststoff

Wenn Synechocystis sp. PCC 6803, das Glykogen angesammelt hat, wird in anoxische dunkle Bedingungen gebracht, dies aktiviert den Stoffwechselweg (angezeigt durch die roten Pfeile), der die D-Lacton-Produktion fördert (Bild von der Universität Kobe über Eurekalert).

Raus aus dem Plastikfeuer, rein in die Bioplastik-Pfanne – oder nicht

Wenn Sie bei „mikroskopischer Form von Algen“an Cyanobakterien denken, rennen Sie sofort los und kaufen Sie sich eine Zigarre. Das Team von Kobe konzentrierte sich auf Cyanobakterien, da sie einen Weg bieten, um einen wichtigen Stolperstein für die Nachhaltigkeit von biologisch abbaubarem Kunststoff in der Kategorie Polymilchsäure oder PLA(*4) zu umgehen.

Derzeit konzentrieren sich die Forscher darauf, PLA aus den Bakterien z. coli. Das Problem ist, dass z. coli braucht etwas zu essen. Dieses Etwas ist hauptsächlich Pflanzenzucker aus Mais oder Zuckerrohr, was eine ganze Reihe von Fragen zur Landnutzung, Wasserressourcen und landwirtschaftlichen Nachhaltigkeit aufwirft.

Cyanobakterien vermeidet einige dieser Probleme. Hier ist der Erklärer des Forschungsteams von Kobe:

„Cyanobakterien … sind eine ideale Mikrobe, um nützliche Substanzen herzustellen, da sie durch Photosynthese fixiertes CO2 in verschiedene Zielverbindungen umwandeln können. Darüber hinaus haben Cyanobakterien eine viel höhere Photosynthesefähigkeit als Pflanzen, sodass sie sogar unter starkem Licht gezüchtet werden können. Sie benötigt keine Erde und viele Sorten können im Meerwasser angebaut werden. Daher hofft man, dass Cyanobakterien die ultimative Grundlage für die Bioproduktion bieten können, da sie nur Sonnenlicht, CO2 und Meerwasser benötigen.“

Um es klar zu sagen, dies bedeutet nicht, die Gewässer der Erde weiterhin mit Einweg-Kunststoffartikeln zu überfluten, die biologisch abbaubar sind oder nicht. Die Idee wäre, Einwegartikel durch Mehrwegartikel zu ersetzen, die am Ende ihrer Nutzungsdauer verantwortungsvoll entsorgt werden können.

Plastik aus Sonnenlicht, CO2 und Meerwasser herstellen

Das klingt einfach, aber wie immer steckt der Teufel im Detail. Obwohl frühere Forschungen gezeigt haben, dass Cyanobakterien D-Lactat aus Sonnenlicht, CO2 und Meerwasser produzieren können, hat bis jetzt niemand herausgefunden, wie man die Produktion auf ein sinnvolles Niveau hochfährt, da der Produktionsweg nicht im Detail verstanden wurde.

Also hat das Kobe-Team am Anfang angefangen. Sie nahmen einen häufig untersuchten Cyanobakterien-Stamm (Synechocystis sp. PCC 6803 für diejenigen unter Ihnen, die zu Hause Scores halten), der dafür bekannt ist, genetisch verändert zu werden, und unterzogen ihn einer Technik, die sie „dynamische Metabolomik“nennen.

Die dynamische Metabolomik baut auf der regelmäßigen alten Metabolomanalyse auf, die sich auf die Identifizierung von Verbindungen in Zellen bezieht. Die Dynamik kommt zum Tragen, weil die Kobe-Methode es ermöglicht, dass sich der Identifizierungsprozess im Laufe der Zeit abspielt.

Basierend auf eigenen früheren Forschungen untersuchte das Team die Rolle des Apfelsäureenzyms bei der D-Lactat-Produktion. Mit der dynamischen Analyse untersuchten sie den Unterschied in zwei Zellen, eine ohne funktionierendes Apfelsäureenzym und eine andere mit einer manipulierten Überexpression von Apfelsäureenzym.

Lassen Sie uns zu dem Teil überspringen, in dem sie die konstruierte Version von Synechocystis sp. PCC 6803 in eine Fermentationsumgebung, die darauf abzielt, die Zellen auf maximale Dichte zu züchten. In dieser Umgebung (dunkel + kein Sauerstoff) erreichten die gentechnisch veränderten Cyanobakterien 26,6 g/L für D-Lactat, mehr als das Doppelte des bisherigen Weltrekords von 10,7 g/L.

Weitere Informationen finden Sie in der Studie des Teams im ACS-Journal Synthetic Biology unter dem Titel „ Malic Enzyme Facilitates d-Lactate Production through Increased Pyruvate Supply during Anoxic Dark Fermentation in Synechocystis sp. PCC 6803.”

Vorwärts und aufwärts für Biokunststoffe

So weit, ist es gut. Das Team von Kobe geht davon aus, dass die Maximierung des Photosyntheseweges von Cyanobakterien die D-Lactat-Produktion weiter optimieren und zu einem Prozess führen wird, der mit anderen Kunststoffen auf dem freien Markt konkurrieren kann.

Während sie daran arbeiten, ist es erwähnenswert, dass sich die bescheidenen Cyanobakterien zu einem der Arbeitspferde der funkelnden grünen Wirtschaft der Zukunft entwickelt haben, und es geht nicht nur um das Plastik.

Hier in den USA hat ein Forschungsteam des Brookhaven National Laboratory die Mikrobe in einem hybriden Lichtsammelgerät eingesetzt, und ein Team des Pacific Northwest National Laboratory hat ihr Potenzial zur Umwandlung von Methanbiogas in andere nutzbare Kraftstoffe untersucht.

Dann ist da noch die ganze Sache mit der Herstellung von erneuerbarem Ethanol aus Cyanobakterien mit Sonnenlicht, CO2 und Meerwasser. Trotz des Zusammenbruchs eines großen Unternehmens im Privatsektor im Jahr 2017 ist das Feld immer noch aktiv. Das Büro für Erneuerbare Energien und Energieeffizienz des Energieministeriums ist zum einen ein Fan. CleanTechnica prüft, ob Forschungen im Gange sind, also bleiben Sie dran, um mehr darüber zu erfahren.

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