Mikrober udviklet til at omdanne sukker til et kemikalie, der findes i dæk

Dækindustriens fremtidige miljømæssige fodaftryk kan blive væsentligt formindsket takket være en ny miljøvenlig måde fundet af fire RIKEN-forskere, som udnytter bakterier til at fremstille et kemikalie, der bruges i syntetisk gummi.

Hvert år, fabrikker rundt om i verden producerer mere end 12 millioner tons af det organiske kemikalie 1, 3-butadien, som bruges i dæk, klæbemidler, fugemasser og andre plast- og gummiprodukter. De producerer det ved en energikrævende proces, der er afhængig af petroleum, som bidrager til klimaforandringerne.

Forskere har i mange år forsøgt at skabe 1, 3-butadien fra mere miljøvenlige udgangsmaterialer ved brug af specialdesignede mikrober. Men ingen havde tidligere haft held med at omdanne et simpelt sukker som glukose til kemikaliet i et enkelt trin.

Nu, ved at konstruere bakterier til at omdanne glukose til 1, 3-butadien, Yutaro Mori og hans tre medarbejdere, alle på RIKEN Center for Sustainable Ressource Science, har udtænkt en bæredygtig tilgang til gummi- og plastproduktion.

"Vi konstruerede en ny kunstig metabolisk vej og producerede 1, 3-butadien direkte fra en vedvarende kilde - glukose, " siger Mori.

RIKEN-teamet lykkedes med dette længe søgte mål ved at fokusere på to dele af biofremstillingsprocessen. De konstruerede først et bakterielt enzym, der kunne omdanne en biologisk forbindelse, der kan udvikles fra glucose til 1, 3-butadien (fig. 1). Forskerne modificerede derefter en stamme af bakterien Escherichia coli til at bruge dette enzym og producere kemikaliet. Siden 1, 3-butadien er en gas ved stuetemperatur, det kan let fanges, da bakterierne fortsætter med at dele sig og vokse.

Teknikken har stadig et stykke vej at gå, før den er klar til industriel primetime. RIKEN-teamet formåede kun at syntetisere omkring 2 gram af 1, 3-butadien pr. liter mikrobiel bryg. Der skal meget større mængder til, for at metoden er omkostningskonkurrencedygtig i forhold til oliebaseret produktion.

Men med nogle ekstra teknik og optimering, Mori tror på, at hans hold vil nå dertil. De justerer nu bakteriens metaboliske veje yderligere og forbedrer enzymets effektivitet. I samarbejde med firmaerne Yokohama Rubber og Zeon Corporation, RIKEN-teamet skalerer også protokollen op til at arbejde med større mængder mikrober.

Forskerne undersøger også måder at udnytte mikrobernes kraft til at producere andre kemikalier fra vedvarende ressourcer. "Efter at have forsket yderligere i enzymteknik og metabolisk teknik, Jeg håber, at vi vil være i stand til at yde et væsentligt bidrag til at realisere et samfund med lavt kulstofindhold og en bæredygtig bioøkonomi i en ikke så fjern fremtid, " siger Mori.