Почвенные бактерии перерабатывают пестрые пластиковые отходы

Фото: Марк Ньюберри/Unsplash

Операции по переработке и рекультивации перегружены объемом пластиковых отходов на свалках, что привело к глобальному кризису загрязнения. Различные пластиковые отходы могут найти хорошее применение в качестве источника полезных химикатов. Исследователи изучили химические и биологические процессы, чтобы разработать системы переработки смешанных пластиковых отходов в коммерчески ценные химические вещества. Однако препятствием на пути таких усилий по вторичной переработке является химическое разнообразие и сложность пластиковых отходов.

Новое исследование, опубликованное в журнале Science 13 октября, сообщает о двухэтапном процессе, который сочетает в себе химические и биологические механизмы преобразования смешанных пластиковых отходов в полезные химические вещества. Инженеры-химики из Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии и Консорциума BOTTLE в Голдене, штат Колорадо, Национальной лаборатории Ок-Ридж в Теннесси, Массачусетского технологического института и Университета Висконсина в Мэдисоне разработали гибридный процесс и продемонстрировали его способность генерировать полезные химические вещества.

«Салливан и др. подчеркивают, как гибридные химические и биологические процессы могут обеспечить переработку пластика, которая в противном случае была бы недостижима», — написал Нин Ян, доктор философии, доцент кафедры химической и биомолекулярной инженерии Национального университета Сингапура, в аналогичной статье. статья в том же номере журнала. (Инь не принимала участия в исследовании).

Эти небольшие молекулы, образующиеся на начальном этапе автоокисления, обеспечивают подходящие субстраты для биологической конверсии. Затем исследователи генетически сконструировали почвенную бактерию Pseudomonas putida, чтобы генерировать полезные химические вещества из этих кислородсодержащих соединений на этапе тандемной биоконверсии. Чтобы проиллюстрировать применение, ученые превратили смеси полиэтилена высокой плотности (HDPE), полистирола (PS) и полиэтилентерефталата (PET) — наиболее распространенных компонентов пластиковых отходов — в b-кетоадипат или полигидроксиалканоаты.

«Мы создали два штамма Pseudomonas putida: во-первых, для преобразования ацетата, дикарбоксилатов C4-C17, бензоата и терефталата в полигидроксиалканоаты, природный полиэфир, который находит все большее промышленное применение, а во-вторых, для использования ацетата и дикарбоксилатов для роста, одновременно превращая бензоат и терефталат в β-кетоадипат, мономер для полимеров с улучшенными эксплуатационными характеристиками», — отмечают авторы.

Современные методы переработки пластика требуют сложной и дорогостоящей сортировки типов пластика, в результате чего конечная продукция имеет более низкое качество и стоимость. Этот новый двухэтапный подход эффективен при преобразовании смесей постпотребительских пластиковых отходов в ценные специализированные химические продукты.

Полигидроксиалканоаты представляют собой семейство биопластиков, подходящих для изготовления различных медицинских материалов и других целей. С другой стороны, β-кетоадипатный путь, широко обнаруженный у почвенных бактерий и грибов, расщепляет различные соединения, включая бензоаты и лигнины, до β-кетоадипата, который, в свою очередь, может превращаться в промежуточные соединения трикарбоновой кислоты (ТСА). цикл, основной биологический механизм, генерирующий энергию.

Хотя авторы продемонстрировали этот подход, производя β-кетоадипат или полигидроксиалканоаты, они отметили, что генная инженерия компонентов микробного метаболического пути может обеспечить индивидуальную конверсию смешанного пластика в различные платформенные или специальные химические вещества.

Войдите, чтобы оставить комментарий