تولید پلاستیک از گیاهان

  • تاریخ انتشار : ۱۳۹۷/۱۲/۲۶

محققان، در دانشگاه ویسکانسین-مدیسون مستقر هستند، مرکز تحقیقات بیوانرژی امیدوار است که گیاهان جنگلی به جای جایگزین کردن نفت در تولید سوخت،پلاستیک و دیگر مواد شیمیایی پس از قندهای موجود در سلولز فیبری که بیشترین دیواره سلولی گیاه را تشکیل می دهد. بیشتر کارهای تهیه این قندها شامل انحلال لیگنین، یک پلیمر است که شکاف بین سلولز و سایر اجزای شیمیایی در دیواره های سلولی را پر می کند. این سلولز بسیار مفید است، اما همچنین مقدار زیادی لیگنین  که هرگز ارزش زیادی نداشته است. کارخانه های کاغذی بیش از یک قرن از کاغذ برای بیش از یک قرن سیر کردن لیگنین از چوب کرده اند و ارزش کمی در لیگنین دارند که در دیگهای بخار تولید می شود.

میگول پرز، دانشجوی فارغ التحصیل UW-Madison در مهندسی عمران و محیط زیست می گوید: “آنها می گویند که می توانید هر چیزی را از لیگنین صرفه جویی کنید.”

پرز، استاد دانشکده مهندسی عمران و محیط زیست دانیل نگونیر و همکارانش در GLBRC و موسسه انرژی ویسکانسین در مجله Green Chemistry یک استراتژی برای استفاده از N aromaticivorans برای تبدیل لیگنین به یک کالای ارزشمند تر منتشر کرده اند. Noguera می گوید: “لیگنین منبع فراوانی است به غیر از نفتی ترکیبات معطر در این سیاره، مانند آنهایی که برای تولید مواد شیمیایی و پلاستیک از نفت استفاده می شود. اما مولكول ليگنين بزرگ و پيچيده به سختي ميتواند به كارآيي قطعات داخل مفصلي تبديل شود. باکتری را وارد کنید، که در ابتدا با رشد در خاک غنی از ترکیبات معطر پس از آلودگی توسط محصولات نفتی، جدا شد.

N. aromaticivorans یک فنجان زیستی برای ترکیبات آروماتیک در لیگنین است. این منحصر به فرد است که می تواند تقریبا تمام قطعات مختلف لیگنین را به هیدروکربن های معطر تر تبدیل کند. پرز می گوید: “سایر میکروبها قبل از آزمایش ممکن است قادر به هضم چند نوع آروماتیک موجود در لیگنین باشند.” “هنگامی که ما این میکروب را دیدیم، در محدوده گسترده ای از ترکیبات خوب بود، که باعث می شود این میکروب بسیار امیدوار کننده باشد.” در طی فرایند هضم آن، میکروب این ترکیبات معطر را به ۲-پینون-۴،۶-دیکربوکسیلیک اسید تبدیل می کند که به راحتی به عنوان PDC شناخته می شود. محققان با حذف ۳ ژن از میکروب، PDC بینابینی را به انتهای خط تبدیل کردند. این باکتری های مهندسی تبدیل به یک قیف بود که قطعات مختلف لیگنین را می برد و از آنجا که PDC جریان دارد.

مهندسان زیست محیطی در ژاپن از PDC استفاده کرده اند تا مواد متنوعی را ارائه دهند که برای محصولات مصرفی مفید باشد. پریس می گوید: “آنها متوجه شده اند که این ترکیب همانند یا بهتر از معمول ترین افزودنی های نفتی به پلیمرهای PET مانند بطری های پلاستیک و الیاف مصنوعی است که شایع ترین پلیمرهای تولید شده در جهان هستند.” این یک جایگزین پلاستیک جذاب خواهد بود – که به طور طبیعی در محیط زیست شکسته شود و ترکیبات هورمون را به آب نرساند – اگر تنها PDC ساده تر شود. Noguera می گوید: “هیچ فرآیند صنعتی برای انجام این کار وجود ندارد، زیرا PDC بسیار دشوار است با مسیرهای موجود ساخته شده است.” “اما اگر ما تولید سوخت های زیستی از سلولز و تولید لیگنین – چیزی است که ما فقط به سوختگی استفاده می شود و ما می توانیم به طور موثر تبدیل لیگنین به PDC، که به طور بالقوه بازار برای استفاده صنعتی از این ترکیب را تغییر دهید.”

در حال حاضر، تغییرات مهندسی در aromatisvorans N. می تواند حداقل ۵۹ درصد ترکیبات بالقوه مفید لیگنین را به PDC تبدیل کند. اما مطالعه جدید نشان می دهد پتانسیل بیشتری دارد و پرز دارای اهداف برای دستکاری بیشتر میکروب است. Noguera می گوید: “اگر ما می توانیم این خط لوله را با نرخ کافی تولید کنیم، با تولید کافی، ممکن است یک صنعت جدید ایجاد کنیم.”