Forskare i Sydkorea har utvecklat en ny bioteknologi som använder genetiskt modifierade mikrober för att omvandla avfall från biodieselproduktion till en nyckelingrediens i plast, textilier och kosmetika.
Genombrottet kan bidra till att minska beroendet av petroleumbaserade kemikalier, samtidigt som industriavfall som annars skulle kasseras återvinns.
Läs: VM-problem! Katastrofen som ingen pratar om
Forskningen leddes av forskare vid KAIST i samarbete med Hanwha Solutions. Deras resultat publicerades i tidskriften Nature Chemical Engineering.
Beroendet av nafta
Dagens petrokemiska industri är starkt beroende av nafta, en petroleumbaserad råvara som används för att tillverka plaster, syntetiska fibrer och många andra vardagsprodukter. Dock har stigande priser och instabil tillgång ökat intresset för renare och mer pålitliga alternativ.
Avfall blir värde
Den nya teknologin fokuserar på glycerol, en avfallsprodukt som skapas under biodieselproduktion. Stora mängder glycerol produceras världen över, och mycket av det har begränsat ekonomiskt värde.
Istället för att behandla det som avfall designade forskarna mikroorganismer som kan omvandla glycerol till en värdefull kemikalie kallad 1,3-propandiol (1,3-PDO). Detta ämne används i stor utsträckning i produkter som plast, kosmetika, beläggningar och textilier.
Genetisk modifiering och datorsimuleringar
För att få processen att fungera effektivt har forskarna genetiskt modifierat mikrober så att de producerar större mängder 1,3-PDO. De använde också datorsimuleringar för att förutsäga vilka gener som skulle modifieras för att förbättra deras förmåga att reproducera sig.
Från laboratorium till storskalig
En av studiens största framgångar var att skala processen ut från laboratoriet. Teamet demonstrerade stabil produktion i ett 300-liters jäsningspilotsystem – ett viktigt steg mot framtida industriell produktion.
Att skala upp biotekniken från små laboratorieexperiment till stora industriella system är ofta mycket svårt, eftersom mikroorganismer kan bete sig annorlunda under storskalig produktion. Det faktum att de upprätthöll stabil prestanda på 300-litersnivån tyder på att teknologin så småningom kan användas i kommersiella produktionsanläggningar.
Utan antibiotika
Forskarna tog också bort behovet av antibiotika under fermenteringsprocessen. I många industriella mikrobiella system används antibiotika för att upprätthålla genetisk stabilitet. Användningen av antibiotika kan dock väcka oro kring antibiotikaresistens och regulatoriska godkännanden – särskilt för produkter som används inom livsmedels-, kosmetik- eller hälso- och sjukvårdsindustrin.
Genom att undvika antibiotika blir processen säkrare och potentiellt lättare att kommersialisera den.
Tio års samarbete
Projektet är resultatet av ett tioårigt samarbete mellan KAIST och Hanwha Solutions, som startade 2015. Under åren har samarbetet lett till flera vetenskapliga artiklar och patentansökningar, och det anses vara ett exempel på framgångsrikt samarbete mellan universitet och industri i Sydkorea.
En mer hållbar kemisk industri
Forskarna anser att arbetet visar att mikrobbaserad kemisk produktion kan flyttas ut ur laboratoriet och bli en verklig industriell lösning. Teknologin kan bidra till att skapa en mer hållbar kemisk industri genom att minska beroendet av fossila bränslen, minska avfall och producera material på ett mer miljövänligt sätt.
Forskarna tror också att liknande metoder så småningom kan användas för att producera många andra kemikalier och material som idag tillverkas av petroleum.
När industrin söker grönare produktionsmetoder kan genetiskt modifierade mikrober spela en allt viktigare roll i att omvandla avfall till värdefulla resurser.
Läs om The Chief Health Officer: 1,2 miljarder människor världen över har psykiska störningar
