Eine mikrobielle Kunststofffabrik für hochwertigen grünen Kunststoff

Künstliche Bakterien können einen Kunststoffmodifikator produzieren, der erneuerbaren Kunststoff besser verarbeitbar, bruchsicherer und hochgradig biologisch abbaubar macht. Die Entwicklung der Universität Kobe bietet eine Plattform für die skalierbare Produktion eines Materials, das großes Potenzial für die Herstellung von Kunststoffen hat Industrie umweltfreundlicher.

Plastik ist ein Zeichen unserer Zivilisation. Es handelt sich um eine Familie hochformbarer (daher der Name), vielseitiger und langlebiger Materialien, von denen die meisten auch in der Natur persistent sind und daher eine erhebliche Schadstoffquelle darstellen. Darüber hinaus werden viele Kunststoffe aus Erdöl hergestellt, einer nicht erneuerbaren Ressource.

Ingenieure und Forscher auf der ganzen Welt suchen nach Alternativen, aber es wurde keine gefunden, die die gleichen Vorteile wie herkömmliche Kunststoffe bietet und gleichzeitig deren Probleme vermeidet. Eine der vielversprechendsten Alternativen ist Polymilchsäure, die aus Pflanzen hergestellt werden kann, aber fragil ist und sich nicht gut abbaut.

Um diese Schwierigkeiten zu überwinden, beschlossen Bioingenieure der Universität Kobe in Zusammenarbeit mit Taguchi Seiichi und dem Hersteller biologisch abbaubarer Polymere Kaneka Corporation, Polymilchsäure mit einem anderen Biokunststoff namens LAHB zu mischen, der eine Reihe wünschenswerter Eigenschaften aufweist.

Vor allem ist es biologisch abbaubar und lässt sich gut mit Polymilchsäure mischen. Um LAHB herzustellen, mussten sie jedoch einen Bakterienstamm entwickeln, der auf natürliche Weise einen Vorläufer produziert und dabei das Genom des Organismus systematisch manipuliert, indem er neue Gene hinzufügt und störende Gene entfernt.

Im Magazin ACS Nachhaltige Chemie und TechnikForscher berichten nun, dass es ihnen gelungen ist, eine bakterielle Kunststofffabrik zu errichten, die LAHB-Ketten in großen Mengen produziert und dabei ausschließlich Glukose als Rohstoff verwendet. Darüber hinaus zeigen sie, dass sie durch die Veränderung des Genoms die Länge der LAHB-Kette und damit die Eigenschaften des erhaltenen Kunststoffs steuern könnten. Sie konnten so bis zu zehnmal längere LAHB-Ketten als mit herkömmlichen Methoden herstellen, die sie „ultrahochmolekulares LAHB“ nennen.

Noch wichtiger ist, dass die Forscher durch die Zugabe von LAHB von beispielloser Länge zu Polymilchsäure ein Material mit allen gesuchten Eigenschaften schaffen konnten. Der resultierende hochtransparente Kunststoff ist deutlich besser formbar und schlagfester als reine Polymilchsäure und wird zudem im Meerwasser innerhalb einer Woche biologisch abgebaut.

Taguchi kommentiert diese Leistung mit den Worten: „Durch die Mischung von Polymilchsäure mit LAHB können die vielfältigen Probleme von Polymilchsäure auf einen Schlag überwunden werden, und es wird erwartet, dass das modifizierte Material zu einem ökologisch nachhaltigen Biokunststoff wird, der den Anforderungen widersprüchlicher physikalischer Bedingungen gerecht wird.“ Robustheit und biologische Abbaubarkeit.

Aber Forscher träumen größer. Der in dieser Arbeit verwendete Bakterienstamm kann grundsätzlich CO nutzen₂ als Rohstoff. Damit soll es möglich werden, nützliche Kunststoffe direkt aus Treibhausgasen zu synthetisieren.

Taguchi erklärt: „Durch die Synergie mehrerer Projekte wollen wir eine Bioproduktionstechnologie realisieren, die mikrobielle Produktion und Materialentwicklung effektiv verbindet.“ »