دانشمندان دی‌اکسید کربن را به پلاستیک‌های تجدیدپذیر تبدیل می‌کنند با استفاده از سیانوباکتری‌ها

سیانوباکتری‌ها نوید تولید سیتراملات، یک جزء کلیدی برای ساخت پلاستیک‌های پایدار مانند پِلِکس را داده‌اند.

تیم دانشگاه منچستر اعلام کرده است که این میکروارگانیسم‌های فتوسنتزی توانایی تبدیل CO2، یک گاز گلخانه‌ای اصلی، به مواد مفید را دارند.

این پژوهش می‌تواند به‌طور قابل‌توجهی ساخت جایگزین‌های دوستدار محیط زیستی برای پلاستیک‌ها را که اغلب از مواد شیمیایی استخراج‌شده از سوخت‌های فسیلی ساخته می‌شوند، تسریع بخشد. همچنین، این ابتکار اقتصاد چرخه‌ای زیستی را تقویت می‌کند، که به کاهش زباله و کاهش ردپای کربنی ما برای آینده‌ای پایدارتر منجر می‌شود.

افزایش ۲۳ برابری در تولید سیتراملات

سیانوباکتری‌ها، که به عنوان جلبک‌های آبی-سبز نیز شناخته می‌شوند، موجودات کوچکی هستند که از نور خورشید برای تبدیل CO2 به ماده آلی استفاده می‌کنند. به طور چشمگیری، آنها به‌عنوان یک جایگزین پایدار برای روش‌های سنتی جایگزین تولید محصولات ارزشمند از CO2 عرضه می‌شوند. آنها بدون نیاز به منابع کشاورزی مانند شکر و یا ذرت این کار را انجام می‌دهند.

اما، رشد آهسته و کارایی محدود آنها مانع از استفاده گسترده آنها در صنعت شده است.

«پژوهش ما به یکی از گلوگاه‌های کلیدی در استفاده از سیانوباکتری‌ها برای تولید پایدار می‌پردازد»، متیو فالکنر، محقق اصلی گفت.

وی افزود: «با بهینه‌سازی چگونگی تبدیل کربن به محصولات مفید توسط این موجودات، گامی مهم به سوی تجاری‌سازی این فناوری برداشته‌ایم».

تحقیقات بر روی Synechocystis sp. PCC 6803، یک سویه رایج سیانوباکتری متمرکز شده است. آنها این سویه را ژنتیکی دستکاری کردند تا تبدیل دی‌اکسید کربن به مواد زیست‌بنیاد را تسهیل کنند.

این پژوهش به منظور افزایش تولید سیتراملات انجام شد.

است با تنظیم دقیق عواملی از قبیل شدت نور، سطح CO2 و دسترسی به مواد مغذی، پژوهشگران موفق شدند افزایش قابل توجهی در تولید سیتراملات به دست آورند.

براساس این مطالعه، تولید سیتراملات از طریق بهینه‌سازی پارامترهای کلیدی فرآیند ۲۳ برابر شده است.

می‌تواند برای ایجاد مواد دیگر به جز پلاستیک‌ها نیز استفاده شود

در ابتدا پژوهشگران فقط مقادیر کمی از سیتراملات تولید کردند.

سپس یک روش سیستماتیک “طراحی آزمایش” را برای بررسی چگونگی تعامل عوامل مختلف به‌کار گرفتند.

این کار تولید سیتراملات را افزایش داد. «در نتیجه، تولید سیتراملات به ۶٫۳۵ گرم بر لیتر (g/L) در فتوبیوراکتورهای ۲ لیتری، با نرخ بهره‌وری ۱٫۵۹g/L در روز افزایش یافت»، به قول پژوهشگران در بیانیه مطبوعاتی .

این تکنیک همچنین می‌تواند برای ایجاد مواد دیگر دوستدار محیط‌زیست استفاده شود. این به این دلیل است که پیرووات و استیل-CoA نیز برای تولید بسیاری از بیومولکول‌های مهم دیگر استفاده می‌شوند.

بنابراین، این روش می‌تواند در تولید مواد از زیست‌سوخت‌ها تا داروسازی‌ها مورد استفاده قرار گیرد.

پژوهشگران توضیح دادند که این توسعه به تلاش‌های جهانی برای مقابله با تغییرات آب و هوا و کاهش وابستگی به سوخت‌های فسیلی کمک می‌کند.

«این کار اهمیت اقتصاد چرخه‌ای زیستی را نشان می‌دهد»، گفت متیو.

«با تبدیل CO2 به چیزی با ارزش، ما تنها میزان انتشار گازهای گلخانه‌ای را کاهش نمی‌دهیم- بلکه چرخه پایداری ایجاد می‌کنیم که در آن کربن به‌عنوان بلوک سازنده برای محصولاتی که هر روز استفاده می‌کنیم، تبدیل می‌شود»، نویسنده افزود.

اکنون آنها هدف خود را به اصلاح بیشتر تکنیک‌های خود و بررسی راه‌هایی برای افزایش تولید به‌صورت موثر متمرکز کرده‌اند.

علاوه بر این، آنها در حال بررسی چگونگی استفاده از رویکرد بهینه‌سازی خود برای دیگر مسیرهای متابولیک داخل سیانوباکتری‌ها هستند. این می‌تواند کمک کند تا دامنه محصولات زیست‌بنیاد تولید شده به‌طور پایدار گسترش یابد.

یافته‌ها در Biotechnology for Biofuels and Bioproducts. منتشر شده است.