At skabe bæredygtig bioplast fra el-spisende mikrober

Elektricitet høstet fra solen eller vinden kan bruges i flæng med strøm fra kul eller petroleumskilder. Eller bæredygtigt produceret elektricitet kan omdannes til noget fysisk og nyttigt. Forskere i kunst og videnskab ved Washington University i St. Louis har fundet ud af, hvordan man kan tilføre elektricitet til mikrober for at blive virkelig grøn, biologisk nedbrydelig plast, som rapporteret i Journal of Industrial Microbiology and Biotechnology.

"Når vores planet kæmper med voldsomme, petroleumsbaseret plastbrug og plastaffald, at finde bæredygtige måder at fremstille bioplast på bliver mere og mere vigtigt. Vi skal finde nye løsninger, " sagde Arpita Bose, adjunkt i biologi i kunst og videnskab.

Vedvarende energi tegner sig i øjeblikket for omkring 11 % af det samlede energiforbrug i USA og omkring 17 % af elproduktionen.

Et af hovedproblemerne med vedvarende elektricitet er energilagring:hvordan man indsamler strøm, der genereres i de solrige og blæsende timer, og hold den, når det er mørkt og stille. Bioplast er en god brug for den "ekstra" kraft fra intermitterende kilder, Bose foreslår – som et alternativ til batteriopbevaring, og i stedet for at bruge den energi til at lave en anden type brændstof.

Hendes laboratorium er blandt de første til at bruge mikrobiel elektrosyntese til at skændes en polymer kaldet polyhydroxybutyrat (PHB) fra elektricitetsspisende mikrober. Den plast, de laver, er "bæredygtig, CO2-neutral og lavpris, " sagde Bose.

"En af de store udfordringer i bioplastproduktion er substratinput, som påvirker omkostningerne, " sagde Tahina Ranaivoarisoa, en forskningstekniker i Bose-laboratoriet og førsteforfatter til det nye papir. "En alsidig bakterie som R. palustris TIE-1 - som effektivt kan bruge kun kuldioxid, lys og elektroner fra elektricitet eller jern til bioplastproduktion - udvider de substrater, der kan bruges til bioplastproduktion. "

I en relateret artikel i tidsskriftet Bioelektrokemi , Boses forskerhold illustrerede, hvordan TIE-1 interagerer med forskellige former for jern, mens de også bruger elektricitet som en kilde til elektroner. Forskerne var i stand til at forbedre produktionshastighederne for PHB ved manuelt at belægge elektroder, som mikroberne brugte med en særlig form for rust, hvilket øgede deres eloptagelse.

Bose mener, at mikrobiel afledt bioplast har en fremtidig rolle at spille i rummet, hvor astronauter kunne bruge 3-D printerteknologi til at fremstille deres egne værktøjer i stedet for at transportere alt færdiglavet fra Jorden.

"Vores observationer åbner nye døre for bæredygtig bioplastproduktion, ikke kun i ressourcebegrænsede miljøer på Jorden, men også under udforskning af rummet og til ressourceudnyttelse in situ på andre planeter, " sagde Bose.