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略微调整的微生物可以用普通的植物废料制造塑料
2019年03月08日    阅读量:468    新闻来源:中国化工网 okmart.com  |  投稿

一些遗传修饰可以诱导土壤细菌菌株将可再生材料木质素转化为塑料。最好的部分?木质素是如此便宜和丰富,我们甚至懒得尝试使用它。


木本植物作为燃料,塑料和化学品生产等各种用途的石油的潜在替代品显示出巨大的希望中国化工网okmart.com。它们含有大量的糖,可以用于这些应用,但它们在细胞壁中的纤维素后面是遥不可及的。


这些墙是如此耐用和坚硬(读作:'昂贵')在工业上分解,我们通常不打算提取材料。


先生细菌,打破这堵墙

Great Lakes生物能源研究中心(总部设在威斯康星大学麦迪逊分校,由能源部资助)的一个研究小组希望,一种细菌物种可以为以木本植物为基础的石油替代品指明道路。他们的计划是采取这种微观的生物,将其基因组稍微调整一遍,然后将其释放到植物细胞上 - 它将木质素(一种将纤维素与糖结合的聚合物)转化为我们实际可以使用的物质。



木质素实际上是超级丰富的。该团队解释说,它是继石油之后地球上第二丰富的芳香族化合物(在有机化学中看到的'环')。但是,现在不是很有价值。这实际上是轻描淡写。今天的木质素非常便宜,造纸厂 - 几个世纪以来一直从木材中剥离木质素 - 甚至不愿意试图出售这些东西; 他们只是把它丢弃在巨大的锅炉里。


“他们说你可以用除了金钱之外的木质素制作任何东西,”威斯康星大学麦迪逊分校的土木与环境工程研究生和该论文的第一作者说。


所讨论的细菌是  Novosphingobium aromaticivorans。它最初是在以前被石油产品污染的土壤中分离出来的。并且,在大多数其他生物体难以找到生存的环境中,N。aromaticivorans正在蓬勃发展。它的名字  aromaticivorans意味着'芳香食客'作为对其独特适应性的点头。


木质素是一种很难分解成小块的大分子。但是,N。aromaticivorans在发现木质素类产品时已经有了天然的食欲 - 事实上,它是目前唯一能够消化木质素分子的许多部分并分泌较小芳香族化合物的已知生物。


“之前尝试的其他微生物可能能够消化木质素中发现的几种芳香族物质,”佩雷斯说。“当我们遇到这种微生物时,它已经擅长降解各种化合物。这使得这种微生物非常有前景。“


在此过程中,N.芳烃 产生的2-吡喃酮-4,6-二羧酸或PDC。该团队通过去除其基因组中的三个基因来设计细菌,进一步稳定消化过程并诱使其将所有膳食减少为PDC。最后,他们获得的是一种生物体,它可以喂养木质素分子的任何部分并产生PDC。


“没有工业流程可以做到这一点,因为现有路线很难制造PDC,”该研究的通讯作者Daniel Noguera说。“但是,如果我们用纤维素生产生物燃料并生产木质素 - 我们过去常常燃烧 - 而且我们可以有效地将木质素转化为PDC,这可能会改变这种化合物的工业用途市场。”


“这种化合物与PET聚合物最常见的石油基添加剂相同或更好 - 如塑料瓶和合成纤维 - 这是世界上最常见的聚合物,”Perez补充说。


PDC也是可生物降解的,并且在降解时不会浸出任何副产物。


目前,N. aromaticivorans的工程变异可以将至少59%的木质素潜在有用的化合物转化为PDC。该团队建议通过进一步对微生物进行基因操作来提高效率。Noguera说,他们目前正在实施这些变革,“可能会创造一个新的行业”。


该论文“将化学解聚的木质素的芳香产物与Novosphingobium aromaticivorans的2-吡喃酮-4-二羧酸连接”已发表在绿色化学杂志上  。


标签:行业资讯今日头条化工应用技术中心精细化学品化工原料塑料橡胶塑料制品
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