Plastmasa no Grass

Gandrīz visa mūsdienās pārdotā plastmasa nāk no naftas un nav bioloģiski noārdāma. Taču pētnieki no Metabolix Kembridžā, Masačūsetsā, veic gēnu inženieriju, lai ražotu bioloģiski noārdāmu polimēru, ko var iegūt tieši no auga.

Tas varētu pārveidot bioloģiski noārdāmu polimēru ražošanas ekonomiku. Metabolix jau pārdod šādu polimēru, bet to ražo baktērijas, kas barojas ar augu cukuriem dārgos fermentatoros. Uz augiem balstītam procesam, kurā varētu izmantot kultūras, kas audzētas marginālās zemēs, būtu nepieciešams mazāk aprīkojuma.

Olivers Peoples kopā ar biologu Entoniju Sinskiju nodibināja Metabolix.

Šis stāsts bija daļa no mūsu 2013. gada jūlija numura

• Skatiet pārējo izdevuma daļu
• Abonēt

Metabolix lēš, ka galu galā tas varētu pārdot savus augu polimērus par mazāk nekā pusi šodienas cenām. Tā kā mūsdienu galaprodukti ir nišas preces, piemēram, bioloģiski noārdāmi plastmasas iepirkumu maisiņi, tad plašāk izmantotie produktu veidi un iepakojums varētu kļūt ekonomiski.

Vīzija no augiem uz plastmasu ir satvērusi Metabolix galveno zinātnisko darbinieku Oliveru Peoplesu, bijušo MIT pētnieku, vairāk nekā 20 gadus, kopš viņš kopā ar kolēģi Entoniju Sinski, MIT bioloģijas profesoru, atklāja vielmaiņas gēnus, kas ļauj augsnē atrodamajām baktērijām izkļūt. dabiski ražo polimēru, kas pazīstams kā PHA. Bet pēc tam, kad viņi nodibināja Metabolix, bija nepieciešama desmitgade, lai optimizētu vielmaiņas sistēmas baktērijās, lai ražotu noderīgu daudzumu PHA. To darīt augos ir vēl grūtāk. Tas ir daudz sarežģītāk un laikietilpīgāk, lai izstrādātu sarežģītas un lēni augošas sugas, piemēram, spārni, salīdzinot ar ļoti vienkāršu baktēriju, saka Peoples.

Tagad Metabolix augu zinātnieki no jauna strādā pie šo gēnu, kā arī citu, kas regulē augšanu, ievietošanas augos, tostarp augos, kamelīnā un cukurniedres. Slēpjzālēs tie mudina augu ražot un audos uzglabāt noteikta veida PHA, kas pazīstams kā PHB, ko var izmantot, lai izgatavotu iesmidzināmus izstrādājumus, piemēram, elektronikas korpusus. Uzņēmums strādā arī pie ķīmiskās ražošanas posmiem, tostarp PHB ekstrakcijā, izmantojot šķīdinātājus, un termisko metodi PHB pārvēršanai ķīmiskā vielā, ko sauc par krotonskābi, ko var izmantot kā polimēru izejvielu. Pēc PHB ekstrakcijas vai krotonskābes iegūšanas zāles paliekas var sadedzināt kā biomasas enerģijas avotu, kas rada mazākas oglekļa emisijas nekā fosilais kurināmais.

Pa kreisi: Petri trauciņā šūnu kultūras, kas iegūtas no sēklām, tiek pakļautas šķīdumam, kas satur inženierijas baktērijas, kas pārnes jaunus gēnus šūnās. Daži gēni, kas aizgūti no augsnes baktērijām, maina zāles vielmaiņas sistēmu, veidojot polimēru, kas pazīstams kā PHB.
Pa labi: plastmasas ražošana sākas ar sēklām.

Pa kreisi: Petri trauciņā šūnu kultūras, kas iegūtas no sēklām, tiek pakļautas šķīdumam, kas satur inženierijas baktērijas, kas šūnās pārnes jaunus gēnus. Daži gēni, kas aizgūti no augsnes baktērijām, maina zāles vielmaiņas sistēmu, veidojot polimēru, kas pazīstams kā PHB.
Pa labi: plastmasas ražošana sākas ar sēklām.

Pa kreisi Ar augšanas barotnes palīdzību izdzīvojušās šūnas attīstās par augiem, kuru modificētie gēni ļauj ražot plastmasu.
Pa labi: šūnu kultūras novieto uz barotnes, kas satur herbicīdu; šūnas, kurām nav izdevies iekļaut jaunos gēnus, tiek iznīcinātas. (Modificētajās šūnās ir gēns, kas ļauj tām paciest herbicīdu.)

Pa kreisi Ar augšanas barotnes palīdzību izdzīvojušās šūnas attīstās par augiem, kuru modificētie gēni ļauj ražot plastmasu.
Pa labi: šūnu kultūras novieto uz barotnes, kas satur herbicīdu; šūnas, kurām nav izdevies iekļaut jaunos gēnus, tiek iznīcinātas. (Modificētajās šūnās ir gēns, kas ļauj tām paciest herbicīdu.)

Pa kreisi: pēc vairākām nedēļām augus pārvieto kūdras granulās un vēlāk pārstāda siltumnīcā.
Pa labi: pēc mēnešiem nopļautā un žāvētā zāle ir gatava rūpnieciskiem procesiem, lai iegūtu PHB.

Pa kreisi: pēc vairākām nedēļām augus pārvieto kūdras granulās un vēlāk pārstāda siltumnīcā.
Pa labi: pēc mēnešiem nopļautā un žāvētā zāle ir gatava rūpnieciskiem procesiem, lai iegūtu PHB.

Kūdras bumbiņas Metabolix siltumnīcā tiek turētas plastmasas maisiņos, lai uzturētu mitrumu. Jauni augi tiek pārbaudīti, lai nodrošinātu, ka tie ražo PHB. Fonā nobriest stiebrzāles.

Pa kreisi: vienā daudzsološā PHB atgūšanas un izmantošanas paņēmienā sasmalcinātā zāle vispirms tiek ievietota nerūsējošā tērauda kamerā.
Pa labi: kameru (pa labi fotoattēlā) pēc tam uzsilda līdz 300 °C, sadalot PHB ķīmiskajā vielā, ko sauc par krotonskābi.

Pa kreisi: vienā daudzsološā PHB atgūšanas un izmantošanas paņēmienā sasmalcinātā zāle vispirms tiek ievietota nerūsējošā tērauda kamerā.
Pa labi: kameru (pa labi fotoattēlā) pēc tam uzsilda līdz 300 °C, sadalot PHB ķīmiskajā vielā, ko sauc par krotonskābi.

Krotonskābes gāze tiek uztverta un atdzesēta kondensācijas procesā blakus sildīšanas kamerai.

Šeit parādītā iegūtā krotonskābe ir galvenā plastmasas un ķīmisko produktu izejviela.

Vienā daudzsološā PHB atgūšanas un izmantošanas paņēmienā sasmalcinātā zāle vispirms tiek ievietota nerūsējošā tērauda kamerā.

Pa kreisi: cits un kapitālietilpīgāks process varētu tieši iegūt PHB, lai to izmantotu plastmasas izstrādājumu ražošanā. Šī metode sākas ar sasmalcinātās zāles ievietošanu šķīdinātājā, kas atbrīvo PHB.
Pa labi: iegūtais šķidrums tiek rezervēts.

Pa kreisi: cits un kapitālietilpīgāks process varētu tieši iegūt PHB, lai to izmantotu plastmasas izstrādājumu ražošanā. Šī metode sākas ar sasmalcinātās zāles ievietošanu šķīdinātājā, kas atbrīvo PHB.
Pa labi: iegūtais šķidrums tiek rezervēts.

Pa kreisi: tiek ielej vēl vienu šķīdinātāju.
Pa labi: Tas ļauj PHB izgulsnēties no šķīduma.

Pa kreisi: tiek ielej vēl vienu šķīdinātāju.
Pa labi: Tas ļauj PHB izgulsnēties no šķīduma.

Metabolix aprēķina, ka zālei ir jāsaražo 10 procenti no tās svara kā PHB, lai tā būtu ekonomiski konkurētspējīga ar citiem bioloģiski noārdāmās plastmasas avotiem. Uzņēmums jau ir gandrīz divkāršojis PHB saturu sārņzālēs, no 1,2 procentiem 2008. gadā līdz 2,3 procentiem pagājušajā gadā, tostarp 7 procentiem lapās. Process joprojām radītu dažas oglekļa emisijas: augu audzēšanai un ražas novākšanai ir nepieciešami mēslošanas līdzekļi, kuru pamatā ir fosilais kurināmais, un ar fosilo kurināmo darbināmas mašīnas. Taču Peoples prognozē, ka kopumā tas būtu tīrāk nekā plastmasas ražošana no fosilā kurināmā, lai gan vēl ir jāveic pilnīga analīze. Pagaidām viņš ļoti vēlas beidzot īstenot savu redzējumu par augiem uz plastmasu. Viņš saka, ka tas liecina par asiņainu vienprātību.

paslēpties