Бактерии помогут заменить нефть в производстве биоразлагаемого пластика
Ученые из японского Университета Кобе совершили значительный прорыв в создании экологичной альтернативы традиционным пластмассам. Им удалось усовершенствовать процесс производства пиридиндикарбоновой кислоты (PDCA) — ключевого компонента для создания биоразлагаемого пластика.
Пластик остается незаменимым материалом в современном мире, однако его производство на основе нефти наносит значительный ущерб окружающей среде и способствует загрязнению планеты. PDCA, являясь азотсодержащим соединением, рассматривается учеными как экологичная замена нефтесодержащим мономерам, таким как терефталевая кислота в ПЭТ-пластиках.
Главное достижение исследовательской группы под руководством биоинженера Танаки Цутому заключается в кардинальном улучшении метода синтеза PDCA. Новая технология, основанная на использовании метаболических процессов бактерий Escherichia coli и специально подобранных ферментов, позволила увеличить выход конечного продукта в семь раз по сравнению с существующими аналогами. При этом процесс удалось сделать значительно чище, исключив образование токсичных побочных продуктов.
Ключевой идеей подхода стало использование клеточного метаболизма для усвоения азота и построения целевого соединения с самого начала. Ученые кормили бактерии глюкозой, а ферменты преобразовывали промежуточное соединение в PDCA. Однако на пути к успеху исследователи столкнулись с трудностью: первоначальный процесс порождал новый токсичный побочный продукт. Решением стало добавление в культуру пирувата — соединения, способного нейтрализовать перекись водорода. Хотя это добавление может создать новые экономические и логистические сложности для масштабного производства, оно позволило преодолеть основную проблему.
Несмотря на то что до коммерческого внедрения технологии еще предстоит решить ряд задач, данное демонстрирует существенный прогресс в создании прочного и биоразлагаемого пластика. PDCA, который можно производить из природных компонентов в системе биореактора, становится все более жизнеспособной заменой нефтепродуктам в производстве пластмасс. Это открытие расширяет спектр молекул, доступных для микробного синтеза, и усиливает потенциал биопроизводства в борьбе с глобальным загрязнением пластиком.