Produkce plastů z rostlin

18.3.2019 |

Výroba plastů a paliv z ropy je dnes předmětem zájmu mnoha debat a výzkumů, které poukazují na vyčerpatelnost, a tedy do budoucna neudržitelnost tohoto zdroje. Vědci z Department of Energy, University of Wisconsin se zaměřili na výrobu plastů z dřevin, nahrazujících ty klasické. Hlavní myšlenkou jejich výzkumu je využití ligninu, který je vedlejším, nevyužívaným produktem během produkce celulózy, která tvoří většinu rostlinných buněčných stěn.

Z celulózy jsou během komerční produkce běžně odstraňovány nežádoucí sloučeniny (hemicelulóza, oleje aj.). Zisk čisté celulózy, která je poté využívána v papírenském a textilním průmyslu, zahrnuje i odstranění ligninu, polymeru vyplňujícího mezery mezi celulózou a ostatními složkami buněčné stěny. Ten sám o sobě nemá vysokou průmyslovou hodnotu. Po celulóze je lignin druhou nejčastější organickou sloučeninou na Zemi a uvádí se, že tvoří až 25 % rostlinné biomasy.

Protože lignin je většinou spalován a nijak dále nevyužíván, stal se předmětem zájmu amerických vědců, kteří by z něj rádi vytvořili hodnotnější surovinu. K tomuto účelu využili půdní bakterii Novosphingobium aromaticivorans, díky níž je možné lignin přeměnit na obnovitelný zdroj paliv a plastů.

Lignin je poměrně velká, složitá molekula, která se jen obtížně rozkládá na užitečné složky. N. aromaticivorans je unikátní bakterií, která je schopna rozložit téměř všechny složky ligninu na menší aromatické uhlovodíky. To je zásadním rozdílem oproti ostatním bakteriálním druhům dříve testovaným pro tyto účely, které si pro rozklad vybíraly jen určité aromatické sloučeniny ligninu.

N. aromaticivorans je schopna štěpit aromatické sloučeniny, jejichž bohatým zdrojem je právě lignin, na kyselinu 2-pyron-4,6-karboxylovou (PDC). Vědci odstranili tři geny z genomu této bakterie, díky čemuž získali „trychtýř“, do nějž vstupuje lignin a vystupuje PDC. Využití PDC je pak rozšířené zejména v Japonsku, kde slouží k výrobě různých materiálů a výrobků.

S několika genetickými úpravami je tak N. aromaticivorans slibným činitelem přeměny obnovitelných, ale nijak nevyužívaných zdrojů ligninu na náhradu všudypřítomných plastů. Výzkumníci navíc zjistili, že PDC je minimálně stejné nebo lepší než nejčastěji používaná aditiva PET polymerů na bázi ropy. Nyní bakterie dokáží přeměnit minimálně 59 % ligninu, vědci ale plánují rozsáhlejší genové manipulace, díky nimž by se procenta ještě zvyšovala.

Jednalo by se tak o atraktivní alternativu plastů, která by byla bez problémů a vedlejších efektů rozložitelná v životním prostředí. Vědci už si na tuto technologii podali patent a jejich výhledem do budoucnosti je celková změna ropného průmyslu.

Zdroj (i fotografií):

https://news.wisc.edu/engineered-microbe-may-be-key-to-producing-plastic-from-plants/