Teamet designer system til at skabe bioplast

Et team af Texas A&M AgriLife Research-forskere har udviklet et system, der bruger kuldioxid, CO₂ , for at producere bionedbrydelig plast, eller bioplast, der kunne erstatte den ikke-nedbrydelige plast, der bruges i dag. Forskningen adresserer to udfordringer:akkumulering af ikke-nedbrydelig plast og sanering af drivhusgasemissioner.

Udgivet 28. september i Chem , forskningen var et samarbejde mellem Susie Dai, Ph.D., lektor i Texas A&M Department of Plant Pathology and Microbiology, og Joshua Yuan, Ph.D., tidligere med Texas A&M Department of Plant Pathology and Microbiology som formand for syntetisk biologi og vedvarende produkter og nu Lopata professor og formand ved Washington University i St. Louis Department of Energy, Environmental and Chemical Engineering.

Oprettelse af bioplast

Dai sagde, at nutidens petroleumsbaserede plastik ikke nedbrydes let og skaber et massivt problem i økosystemerne og i sidste ende havene.

For at løse disse problemer arbejdede Texas A&M College of Agriculture and Life Sciences forskere og deres teams i næsten to år på at udvikle et integreret system, der bruger CO₂ som råvare for bakterier til at vokse i en næringsopløsning og producere bioplast. Peng Zhang, Ph.D., postdoc-forsker, og Kainan Chen, doktorand, begge i Texas A&M Department of Plant Pathology and Microbiology, bidrog til arbejdet. Texas A&M University System har indgivet en patentansøgning for det integrerede system.

"Kuldioxid er blevet brugt sammen med bakterier til at producere mange kemikalier, herunder bioplast, men dette design producerer en yderst effektiv, jævn strøm gennem vores kuldioxid-til-bioplastik-pipeline," sagde Dai.

"I teorien er det lidt ligesom et tog med enheder forbundet med hinanden," sagde Dai. "Den første enhed bruger elektricitet til at omdanne kuldioxiden til ethanol og andre to-kulstofmolekyler - en proces kaldet elektrokatalyse. I den anden enhed forbruger bakterierne ethanol- og kulstofmolekylerne for at blive en maskine til at producere bioplast, som er anderledes end petroleumsbaserede plastpolymerer, der er sværere at nedbryde."

Opsamling og genbrug af CO₂ affald

Brug af CO₂ i processen også kunne bidrage til at reducere drivhusgasemissionerne. Mange fremstillingsprocesser udleder CO₂ som affaldsprodukt.

"Hvis vi kan opfange affaldet kuldioxid, reducerer vi drivhusgasemissioner og kan bruge det som råmateriale til at producere noget," sagde Dai. "Denne nye platform har et stort potentiale til at løse bæredygtighedsudfordringer og transformere det fremtidige design af kuldioxidreduktion."

Den største styrke ved den nye platform er en meget hurtigere reaktionshastighed end fotosyntese og højere energieffektivitet.

"Vi udvider kapaciteten af ​​denne platform til brede produktområder såsom brændstoffer, råvarekemikalier og forskellige materialer," sagde Dai. "Undersøgelsen demonstrerede planen for 'dekarboniseret biofremstilling', der kunne transformere vores fremstillingssektor."

Udvidelse af fremtidige virkninger

Dai sagde i øjeblikket, at bioplast er dyrere end petroleumsbaseret plast. Men hvis teknologien er vellykket nok til at producere bioplast i økonomisk skala, kan industrier erstatte traditionelle plastprodukter med dem, der har færre negative miljøpåvirkninger. Derudover mindsker CO₂ emissioner fra energisektorer såsom gas- og elanlæg ville også være en fordel.

"Denne innovation åbner døren for nye produkter, hvis bakterien er konstrueret til at forbruge kuldioxid-afledte molekyler og producere målprodukter," sagde Dai. "En af fordelene ved dette design er, at den tilstand, bakterierne vokser i, er mild og kan tilpasses industriskalaforhold." + Udforsk yderligere

En banebrydende opdagelse inden for konvertering af kulstoffangst til ethylenproduktion