تشکیل پلاستیک سبز با منفعت گیری از گلوکز به‌گفتن ماده_دریای تکنولوژی

محققان موفق شدند در یک کارخانه تشکیل پلاستیک فقط از طریق گلوکز به‌گفتن ماده اولیه، پلاستیک دوستدار طبیعت و تجدیدپذیر تشکیل کنند.

باکتری‌های مهندسی‌شده می‌توانند یک سیستم «اصلاح‌کننده پلاستیکی» تشکیل کنند که علتمی‌بشود پلاستیک‌های تجدیدپذیر قابل پردازش‌تر، مقاوم‌تر در برابر شکستگی و دارای زیست تخریب‌پذیری بالا حتی در آب دریا باشند.

این فناوری بستری را برای تشکیل در مقیاس صنعتی موادی فراهم می‌کند که پتانسیل بسیاری برای سبز کردن صنعت پلاستیک دارد. پلاستیک از مواد زیاد شکل‌پذیر، همه‌کاره و بادوام است که در طبیعت پایدار است و به این علت منبع قابل توجهی از آلودگی محسوب می‌بشود. علاوه‌بر این، تعداد بسیاری از پلاستیک‌ها از نفت خام (یک منبع تجدید ناپذیر) تشکیل خواهد شد.

تشکیل پلاستیک سبز به روشی تازه

مهندسان در سرتاسر جهان در جستجوی جانشین‌هایی می باشند، اما هیچ‌کدام از این جانشین‌ها مزایای شبیه پلاستیک‌های معمولی را نداشتند و نتوانستند از مشکلاتشان جلوگیری کنند. یکی از امیدوارکننده‌ترین جانشین‌ها پلی‌لاکتیک اسید است که می‌تواند از گیاهان تشکیل بشود، اما شکننده است و به خوبی تجزیه نمی‌بشود.

برای تسلط بر این مشکلات، مهندسان زیستی دانشگاه کوبه به همراه شرکت تولیدکننده پلیمرهای زیست تخریب‌پذیر Kaneka Corporation تصمیم گرفتند اسید پلی‌لاکتیک را با پلاستیک زیستی فرد دیگر به نام LAHB مخلوط کنند که دارای طیف وسیعی از خواص مطلوب است. اما زیاد تر از همه زیست تخریب‌پذیر است و به خوبی با پلی‌لاکتیک اسید مخلوط می‌بشود.

با این‌حال، برای تشکیل LAHB، آنها نیاز به مهندسی سویه‌ای از باکتری داشتند که به‌طور طبیعی با دستکاری سیستماتیک ژنوم ارگانیسم، از طریق افزودن ژن‌های تازه و حذف ژن‌های مزاحم، پیش‌ساز تشکیل می‌کند.

مجله علمی ACS Sustainable Chemistry & Engineering، گزارش می‌دهد که اکنون دانشمندان می‌توانند یک کارخانه پلاستیک باکتریایی تشکیل کنند که زنجیره‌های LAHB را در مقادیر بالا تشکیل می‌کند و فقط از گلوکز به‌گفتن ماده اولیه منفعت گیری می‌کند.

علاوه‌بر این، آنها این چنین نشان خواهند داد که با اصلاح ژنوم، می توانند طول زنجیره LAHB و در نتیجه خواص پلاستیک حاصل را کنترل کنند. بدین ترتیب آنها توانستند زنجیره‌های LAHB را تا ده برابر طویل‌تر از راه حلهای معمولی تشکیل کنند. این زنجیره‌ها را «LAHB با وزن مولکولی فوق العاده بالا» می‌نامند.

با افزودن LAHB به این طول بی‌سابقه از پلی‌لاکتیک اسید، آنها می‌توانند ماده‌ای بسازند که همه ویژگی‌هایی را که در نظر داریم دارا باشد. پلاستیک زیاد شفاف به‌دست آمده از این صنعت، نسبت به پلی‌لاکتیک اسید خالص زیاد بهتر قالب‌گیری می‌بشود و در برابر شوک مقاوم‌تر است. این چنین در طول یک هفته در آب دریا تجزیه زیستی می‌بشود.

اهداف بالاتر

«تاگوچی» درمورد این دستاورد اظهار داشت:

«ترکیب اسید پلی‌لاکتیک با LAHB، می‌تواند بر مشکلات متعدد پلی‌لاکتیک اسید در یک لحظه تسلط کند. انتظار می‌رود این ماده اصلاح شده به یک پلاستیک زیست محیطی پایدار تبدیل بشود که تضاد بین استحکام فیزیکی و زیست تخریب‌پذیری را رفع و نیازها را برآورده کند.»

با این‌حال، مهندسین زیستی دانشگاه کوبه رویای بزرگ‌تری دارند. سویه باکتریایی که در این کار منفعت گیری کردند در اصل قادر به منفعت گیری از CO2 به‌گفتن ماده خام است. به این علت باید بتوان پلاستیک‌های سودمند را مستقیماً از گازهای گلخانه‌ای سنتز کرد.

تاگوچی توضیح می‌دهد: «با هم‌افزایی پروژه‌های متعدد، مقصد ما تحقق یک فناوری تولیدی-زیستی است که به‌طور مؤثر تشکیل میکروبی و گسترش مواد را به‌هم مرتبط می‌کند.»

این تحقیق توسط سازمان گسترش انرژی‌های تازه و فناوری صنعتی ژاپن (Grant JPNP20005)، وزارت آموزش، فرهنگ، ورزش، علم و فناوری ژاپن (Grant 19K22069) و آژانس علم و فناوری ژاپن (Grant JPMJTM19YC) انجام شده‌ است.