Naukowcy z Korei Południowej opracowali nową biotechnologię, która wykorzystuje genetycznie modyfikowane mikroorganizmy do przekształcania odpadów z produkcji biodiesla w kluczowy składnik stosowany w tworzywach sztucznych, tekstyliach i kosmetykach.
Przełom może pomóc zmniejszyć zależność od chemikaliów na bazie ropy naftowej, a jednocześnie poddać recykling odpadów przemysłowych, które w przeciwnym razie zostałyby wyrzucone.
Przeczytaj: Problemy z Mistrzostwami Świata! Katastrofa, o której nikt nie mówi
Badania prowadzone były przez naukowców z KAIST we współpracy z Hanwha Solutions. Ich wyniki zostały opublikowane w czasopiśmie Nature Chemical Engineering.
Uzależnienie od nafty
Dzisiejszy przemysł petrochemiczny w dużej mierze opiera się na naftie, surowcu na bazie ropy naftowej używanej do produkcji tworzyw sztucznych, włókien syntetycznych i wielu innych codziennych produktów. Jednak rosnące ceny i niestabilna podaż zwiększyły zainteresowanie czystszymi i bardziej niezawodnymi alternatywami.
Odpady stają się wartością
Nowa technologia koncentruje się na glicerole, produktie odpadowym powstającym podczas produkcji biodiesla. Na całym świecie produkuje się duże ilości glicerolu, a znaczna część ma ograniczoną wartość ekonomiczną.
Zamiast traktować go jako odpad, naukowcy zaprojektowali mikroorganizmy, które mogą przekształcać glicerol w cenny związek chemiczny zwany 1,3-propanediolem (1,3-PDO). Substancja ta jest szeroko stosowana w produktach takich jak tworzywa sztuczne, kosmetyki, powłoki i tekstylia.
Modyfikacje genetyczne i symulacje komputerowe
Aby proces działał efektywnie, naukowcy zmodyfikowali genetycznie mikroorganizmy, aby produkowały większe ilości 1,3-PDO. Wykorzystali także symulacje komputerowe, aby przewidzieć, które geny należy zmodyfikować, aby poprawić ich zdolność do rozmnażania.
Od laboratorium do dużej skali
Jednym z największych osiągnięć badania było rozszerzenie procesu poza laboratorium. Zespół wykazał stabilną produkcję w pilotażowym systemie fermentacji o pojemności 300 litrów – co było ważnym krokiem w kierunku przyszłej produkcji przemysłowej.
Skalowanie biotechnologii od małych eksperymentów laboratoryjnych do dużych systemów przemysłowych jest często bardzo trudne, ponieważ mikroorganizmy mogą zachowywać się inaczej podczas produkcji na dużą skalę. Fakt, że utrzymywały solidne osiągi przy pojemności 300 litrów, sugeruje, że technologia ta może być ostatecznie wykorzystywana w zakładach produkcyjnych komercyjnych.
Bez antybiotyków
Naukowcy usunęli także potrzebę stosowania antybiotyków podczas fermentacji. W wielu przemysłowych systemach mikrobiologicznych antybiotyki są stosowane w celu utrzymania stabilności genetycznej. Jednak stosowanie antybiotyków może budzić obawy związane z opornością na antybiotyki oraz zatwierdzeniami regulacyjnymi – zwłaszcza w przypadku produktów stosowanych w branży spożywczej, kosmetycznej lub medycznej.
Unikając antybiotyków, proces ten staje się bezpieczniejszy i potencjalnie łatwiejszy do komercjalizacji.
Dziesięć lat współpracy
Projekt jest wynikiem dziesięcioletniej współpracy KAIST i Hanwha Solutions, która rozpoczęła się w 2015 roku. Na przestrzeni lat współpraca ta doprowadziła do powstania kilku artykułów naukowych i zgłoszeń patentowych, a w Korei Południowej uważana jest za przykład udanej współpracy między uniwersytetem a przemysłem.
Bardziej zrównoważony przemysł chemiczny
Naukowcy uważają, że badania pokazują, iż produkcja chemiczna oparta na mikroorganizmach może wyjść poza laboratorium i stać się prawdziwym rozwiązaniem przemysłowym. Technologia ta może pomóc stworzyć bardziej zrównoważony przemysł chemiczny, zmniejszając zależność od paliw kopalnych, redukując ilość odpadów i produkując materiały w bardziej przyjazny środowisku sposób.
Naukowcy uważają również, że podobne metody mogłyby być w przyszłości stosowane do produkcji wielu innych chemikaliów i materiałów obecnie wytwarzanych z ropy naftowej.
W miarę jak przemysł poszukuje bardziej ekologicznych metod produkcji, genetycznie modyfikowane mikroorganizmy mogą odgrywać coraz ważniejszą rolę w przekształcaniu odpadów w cenne zasoby.
Czytaj dalej Dyrektor ds. Zdrowia: 1,2 miliarda osób na całym świecie cierpi na zaburzenia psychiczne