Varmevenlige mikrober giver en effektiv måde at bionedbryde plastik på

Forskere i Kina har konstrueret en mikrobe, der viser lovende som grundlaget for en effektiv måde at nedbryde polyethylenterephthalat (PET), en almindelig plastfiber, der bruges til at fremstille tøj og engangsforbrugsprodukter. Forskerne publicerede deres resultater i Mikrobiel bioteknologi den 28. april, 2020.

Forskerholdet ved Qingdao Institute of Bioenergy and Bioprocess Technology (QIBEBT) fra det kinesiske videnskabsakademi, ledet af lektor Liu Yajun, Ph.D., havde til formål at skabe en stamme af de kaldede bakterier Clostridium thermocellum (eller C. thermocellum ), der ville nedbryde PET mere effektivt end nuværende industribiometoder. De havde deres sigte rettet C. thermocellum på grund af dets potentiale til at trives i varmt, iltfri miljøer.

De konstruerede mikrober kan også nedbryde plantebaserede fibre, QIBEBT forskerholdet fandt.

"Fordi C. thermocellum kan naturligt nedbryde cellulose effektivt, det C. thermocellum -baseret strategi forventes at vise et stort potentiale for anvendelse i biogenanvendelse af blandet tekstilaffald indeholdende både cellulose- og polyesterfraktioner, " sagde Liu.

Den globale økonomi er i øjeblikket stærkt afhængig af PET for en række produkter. Omkring 70 procent af de fibre, der bruges til at producere tøj, indeholder PET, og de fleste forbrugeremballageprodukter og drikkeflasker er produceret af PET. Ikke-genanvendt PET fremstilles af fossile brændstoffer, som til dels er skyld i mennesket drevne klimaændringer.

Varmevenlige mikrober til at nedbryde PET hurtigere end deres modstykker med moderat temperatur, Prof. Liu sagde. Først, hendes team opnåede mikrober, der ville trives over 60 grader Celsius (140 grader Fahrenheit) - en temperatur, der er ideel til at nedbryde PET til dets komponentforbindelser. De besluttede at bruge C. thermocellum , som i naturen findes inde i blad- og grenkompostbunker.

Forskerholdet nedsænkede en tynd prøve af PET i en opløsning rig på C. thermocellum . Testhætteglassene blev holdt ved 60 grader Celsius i 14 dage, på hvilket tidspunkt omkring to tredjedele af PET'en var brudt ned i, hvad petrokemiske ingeniører kalder 'fødematerialer' - de kulbrintebaserede forbindelser, der bruges til at skabe et utal af plastik og andre produkter.

Genbrugsanlæg, der biologisk nedbryder PET, anvender typisk mikrober, der kræver ilt og lavere temperaturer, gør mekanikken i processen mere energikrævende og dyr.

Eksisterende helcellebiokatalyseprocesser til at nedbryde PET er også langsommere end den proces, der er undersøgt i undersøgelsen, hvor omkring to tredjedele af den testede PET-prøve blev nedbrudt på to uger. De nuværende processer tager omkring seks uger at nedbryde PET fuldstændigt. De kræver energikrævende input såsom enorme elektriske motorer til at agitere genbrugsbeholderne og injicere luftbobler for at opretholde temperatur og iltniveauer.

Menneskeheden har produceret over 8, 300 millioner tons plastik siden 1950. Genbrugsprogrammer har allerede omdirigeret hundredvis af millioner tons forbrugeraffald væk fra lossepladser, ifølge U.S. Environmental Protection Agency. Men fra 2017, U.S. Environmental Protection Agency rapporterede, at kun omkring 30 procent af plastikaffaldet blev genanvendt, med enorme mængder stadig på lossepladser og dumpet på havet.

"Hvis yderligere forfinet og vedtaget globalt, denne nye proces har potentiale til at spare PET-genvindingsenergien tid og penge, samt aflede en større procentdel af PET væk fra lossepladser og oceaner, " sagde Liu.