Pratite nas

Pozdrav, koji sadržaj vas zanima?

Bakterije i virusi

Trenirane bakterije pretvaraju biootpad u plastiku

Istraživač Jean-Paul Meijnen `trenirao` je bakterije pretvarajući sve glavne šećere u povrću, voću i vrtnom otpadu efikasno u visoko kvalitetne ekološki prihvatljive proizvode, kao što je bioplastika.

On će braniti svoju doktorsku disertaciju na ovoj temi, koja je provedena u okviru programa NWO B-Basic, na TU Delft u Nizozemskoj, u ponedjeljak 22. studenog 2010.godine. Danas postoji znatan interes za bioplastiku. Tehnički problemi vezani uz pretvaranje ljuske krumpira u sunčane naočale, ili šećerne trske u branike automobila, već su riješeni. Postojeće metode, međutim, nisu vrlo učinkovite: samo se mali postotak šećera može pretvoriti u vrijedne proizvode. Prilagođavanjem prehrambenih obrazaca bakterija te ih potom trenirajući, Meijnen je uspio u pretvaranju šećera u prerađene materijale, tako da nema gubitaka biootpada.

Omiljena sirovina za takve postupke su biološki otpadi zaostali u proizvodnji hrane. Lignoceluloze, složene kombinacije lignina i celuloze prisutne u stabljika i lišću biljaka koje im daju njihovu čvrstoću, upravo je takav materijal. Hidroliza lignoceluloze kida duge lance šećera koji čine okosnicu tog materijala, oslobađajući pojedinačne molekule šećera. Te molekule šećera kasnije mogu dodatno obraditi bakterije i drugi mikroorganizmi kako bi se formirale kemikalije koje se mogu koristiti kao osnova za bioplastiku. Plod biljke, kao što je kukuruz, može biti korišten kao hrana, dok neiskorišteni otpad, kao što su lignoceluloze formiraju sirovine za bioplastiku.

Rezanje cijene procesa
“Nažalost, proizvodnja plastike iz biootpada još je uvijek prilično skup proces, jer otpadni materijal nije u potpunosti iskorišten”, objašnjava Jean-Paul Meijnen. (Treba napomenuti da se ovdje radi o poljoprivrednim biootpadima u tom kontekstu, a ne o vrtnom otpadu koje recikliraju domaćinstava.) Predobrada tih biootpada dovodi do proizvodnje raznih vrsta šećera kao što su glukoza, ksiloza i arabinoza. Ova tri šećera zajedno čine oko osamdeset posto šećera u biootpadu. Problem je u tome što bakterije s kojom je Meijnen radio, Pseudomonas putida S12, može samo probaviti glukozu, ali ne i ksilozu ili arabinozu. Kao rezultat toga, četvrtina od osamdeset posto ostaje neiskorištena. `Logičan način za smanjenje cijene troška bioplastike je stoga `učiti ` bakteriju da probavi i ksilozu i arabinozu.`

Enzimi
Ksiloze treba `pripremiti` prije nego što ih Pseudomonas putida S12 može probaviti. To se radi uz pomoć određenih enzima. Bakterije su genetski modificirane umetanjem specifičnih DNA fragmenata u stanice a to im omogućuje da proizvode enzime koji pomažu u pretvorbi ksiloze u molekule s kojima se bakterije mogu nositi. Meijnen je to postigao uvođenjem dvaju gena iz druge bakterije (E. coli) koji kodiraju dva enzima koji omogućuju da se ksiloza pretvori u dvije faze u molekule koje P. putida S12 može probaviti.

Evolucija
Ova metoda je radila, ali ne i veoma učinkovito: samo dvadeset posto prisutne ksiloze bilo je probavljeno. Modificirane bakterije, bile su stoga `obučene` da probavljaju više ksiloze. Meijnen je to učinio podvrgavajući bakterije evolucijskom procesu, sukcesivno odabirući bakterije koje su pokazale najbolje učinke. “Nakon tri mjeseca ovog poboljšanog procesa, bakterija je mogla brzo probaviti sve ksiloze prisutne u mediju. I dovoljno iznenađujuće, te trenirane bakterije također mogu probaviti i arabinoze, te su stoga u stanju nositi se sa tri glavna šećera u biootpadu”. Meijnen je također inkorporirao i druge gene iz bakterije Caulobacter crescentus. Taj se postupak također pokazao djelotvornim i učinkovitim od samog početka.

Smjesa
Konačno, u posebnom projektu Meijnen je uspio u modificiranju soja Pseudomonas putida S12 koji je prethodno bio modificiran da proizvodi para-hidroksibenzoate (pHB), članove klase kemikalija poznatih kao parabeni koji se naširoko koriste kao konzervansi u kozmetici i farmaceutskoj industriji. Meijnen je testirao sposobnost tih bakterija da proizvode pHB, biokemijsku tvar, iz ksiloze i iz drugih izvora kao što su glukoza i glicerol. On je sažeo svoje rezultate kako slijedi: “Ova se strategija također pokazala uspješnom, dopuštajući nam da napravimo biokemijske tvari kao što je pHB iz glukoze, glicerola i ksiloze. U stvari, korištenje smjese glukoze i ksiloze, ili glicerola i ksiloze, daje bolju produkciju pHB-a nego korištenje nepomiješanih početnih materijala. To znači da davanje prethodno obrađenog biootpada bakterijama kao početnog materijala potiče bakterije da proizvode čak i više pHB-a.”

Izvor: Delft University of Technology

Ostavi komentar

Leave a Reply

Vaša adresa e-pošte neće biti objavljena. Obavezna polja su označena sa *

Možda će vas zanimati

Biologija

Znanstvenici ZIMO-a iz Laboratorija za fiziku mora i kemiju vodenih sustava u suradnji s Institutom za more i priobalje, Sveučilišta u Dubrovniku, istražili su strukturu, brojnost i...

Zdravlje i Medicina

Bakterijske infekcije povezane s medicinskim implantatima predstavljaju veliki teret za zdravstvenu zaštitu i nanose veliku patnju pacijentima diljem svijeta. Znanstvenici sa Sveučilišta Chalmers University...

Bakterije i virusi

Provedena studija objavljena je u časopisu ACS Applied Materials and Interfaces.

Bakterije i virusi

Za mnoge znanstvenike, virusi uopće nisu živi. Naravno, to ovisi o tome što se podrazumijeva pod pojmom „život”. Kad se razbolimo, često nam je...

Oglašavanje