Mithilfe eines sehr verbreiteten Bakteriums haben KAIST-Forscher einen biobasierten Kunststoff entwickelt, der PET-Flaschen ersetzen könnte

Koreanische Forscher haben eine entwickelt biobasierter Kunststoff welches PET bei der Herstellung von Plastikflaschen ersetzen könnte. Dabei handelt es sich um einen pseudoaromatischen Polyester, also um ein Monomer, das in gewissem Maße die Struktur der Moleküle nachahmt, die Kunststoffpolymere bilden ausgehend von Glukose mit fünf Stämmen von Corynebacterium glutamicum, ein Bakterium, das im industriellen Bereich bereits weit verbreitete Anwendung zur Herstellung der Aminosäuren Lysin und Glutamat findet.

Plastik ersetzen: eine Herausforderung für die Chemie

Der immer massivere Einsatz von Plastik belastet die Gesundheit des Planeten und seiner Bewohner, heißt es in einer aktuellen Studie Earth Action-BerichtAllein in diesem Jahr haben wir uns ungefähr in die Wildnis zerstreut 70 Millionen Tonnen Plastik31,5 % des gesamten erzeugten Abfalls, was im Wesentlichen auf das Ungleichgewicht zwischen den verbrauchten Kunststoffmengen und der Fähigkeit, das Material am Ende seiner Lebensdauer zu verwalten, zurückzuführen ist.

Diese riesigen Mengen an Abfall, der in der Umwelt zurückgelassen wird Sie können den Boden verschmutzen und direkt in die Ozeane gelangen, wodurch Tiere und ganze Meeresökosysteme ersticken. Es wurde nun nachgewiesen, dass der Abbau von Kunststoffgegenständen zur Bildung von Mikropartikeln führt, die infiltrieren können im menschlichen Blut und Gewebe. Die Sorge um die menschliche Gesundheit verschärft somit das Umweltproblem und macht die Suche nach Technologien und Lösungen, die diesen gefährlichen Trend umkehren können, immer dringlicher.

Die chemische Forschung hat diese Herausforderung schon lange angenommen und Lösungsansätze vorgeschlagen, die von reichenUpcycling von Kunststoffmaterialien zur Entstehung von neue Materialien in der Lage, jene zu ersetzen, die aus Erdöl gewonnen werden. Die neuesten Nachrichten kommen von Koreanisches Fortgeschrittenes Institut für Wissenschaft und Technologie (KAIST): Forscher scheinen eine erstaunliche Alternative zu Plastik gefunden zu haben. Dem Forschungsteam unter der Leitung von Professor Sang Yup Lee von der Abteilung für Chemie- und Biomolekulartechnik gelang es, eine zu produzieren Kunststoff auf mikrobieller Basis biologisch abbaubar, dass es überhaupt dazu in der Lage wäre PET ersetzen zur Herstellung von Flaschen verwendet.

Bakterien als Alternative zu Plastik

Forschungsgruppe des Professors Sang Yup Lee gelang es, einen Mikrobenstamm zu entwickeln, der effizient ein Monomer produziert pseudoaromatischer Polyester welches als Ersatz für Polyethylenterephthalat (PET) verwendet werden kann.

Pseudoaromatische Dicarbonsäuren, so erklären die Wissenschaftler, haben bessere physikalische Eigenschaften und eine bessere biologische Abbaubarkeit als aromatische Polyester wie PET als Polymere synthetisiert. Aus diesem Grund erregen sie die Aufmerksamkeit der Forscher als ökologische Monomere, mit denen versucht wird, alternative Polymere zu Kunststoffmaterialien aufzubauen.

Die Herstellung pseudoaromatischer Dicarbonsäuren durch chemische Methoden bringt jedoch mehrere Probleme mit sich: Sie ist nicht sehr selektiv, weist eine geringe Ausbeute auf und erfordert sehr komplexe Reaktionsbedingungen und produziert gefährlichen Abfall.

Um dieses Problem zu lösen, nutzte die Forschungsgruppe von Professor Sang Yup Lee dasStoffwechseltechnik einen Mikrobenstamm zu entwickeln, der fünf Arten pseudoaromatischer Dicarbonsäuren produziert Glucose mit fünf Stämmen von Corynebacterium glutamicum konstruiert. Wie in der Studie angegeben, veröffentlicht auf PNAS"Es wurde ein Grundstamm für die Herstellung von 2-Pyron-4,6-dicarbonsäure konstruiert, der dann zur Herstellung anderer Pyridindicarbonsäuren weiterentwickelt und optimiert wurde".

Ein wichtiger Schritt in Richtung erdölfreier Chemie

Es entstand die neue Produktionsmethode sehr effizient: Die Forscher konnten erfolgreich 2,79 g/L 2,3-Pyridinsäure, 0,49 g/L 2,4-Pyridinsäure, 1,42 g/L 2,5-Pyridinsäure und 79 g/L 2,3 herstellen. 0,49-Pyridindicarbonsäure. Darüber hinaus erhielten sie den höchsten Wert von 2,4 g/L 1,42-Pyridindicarbonsäure und 2,5 g/L XNUMX-Pyridindicarbonsäure hohe Produktionskonzentrationen weltweit registriert. Insbesondere, so erklären die Forscher, gelang eine Produktion von 2,4-, 2,5-Pyridindicarbonsäure auf einer g/L-Skala, wo es nie möglich war, die mg/L-Skalen zu überschreiten.

Die in dieser Studie verwendeten Methoden werden für die Weiterentwicklung nützlich sein immer effizientere Zellfabriken zur Herstellung biobasierter Kunststoffmonomere eingesetzt werden. Es wird erwartet, dass die Forschungsergebnisse konkret auf verschiedene industrielle Prozesse angewendet werden Polyesterproduktion, und die in der zukünftigen Forschung zur Herstellung aromatischer Polyester aktiv eingesetzt werden.

Wie Professor Sang Yup Lee erklärte:

„Die Bedeutung dieser Forschung besteht darin, dass wir eine umweltfreundliche Technologie entwickelt haben, die ähnliche aromatische Polyestermonomere auf Basis von Mikroorganismen effizient produziert. Diese Studie wird dazu beitragen, dass die auf Mikroorganismen basierende Biomonomerindustrie in Zukunft die erdölbasierte chemische Industrie ersetzen wird.“

Koreanische Forscher haben endlich einen Weg gefunden, diese Verbindungen effizient herzustellen, was eines Tages der Fall sein könnte Ersetzen Sie den KunststoffDies eröffnet ein wichtiges Fenster für zukünftige Forschungen zu alternativen Monomeren aus biobasierten Quellen.

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