Met een paar genetische aanpassingen, een soort bodembacteriën met een honger naar koolwaterstoffen is veelbelovend als een biologische fabriek voor het omzetten van een hernieuwbare - maar frustrerend onaangeboorde - premie in een vervanging voor alomtegenwoordige kunststoffen.

onderzoekers, zoals die aan de Universiteit van Wisconsin-Madison, Department of Energy gefinancierde Great Lakes Bioenergy Research Center, in de hoop houtachtige planten om te zetten in een vervanging voor aardolie bij de productie van brandstoffen en andere chemicaliën, zochten ze de suikers in de vezelachtige cellulose die een groot deel van de celwanden van de planten vormt.

Veel van het werk van het verkrijgen van die suikers omvat het verwijderen van lignine, een polymeer dat de gaten opvult tussen cellulose en andere chemische componenten in die celwanden.

Dat laat veel bruikbare cellulose over, maar ook veel lignine, wat nooit veel waarde heeft gehad. Papierfabrieken strippen al meer dan een eeuw lignine uit hout om papier te maken. en het vinden van zo weinig waarde in de lignine dat het gewoon wordt verbrand in de ketels van de molens.

"Ze zeggen dat je van lignine alles kunt maken, behalve geld, " zegt Miguel Pérez, een UW-Madison afgestudeerde student in civiele en milieutechniek.

Maar ze kennen Novosphingobium aromaticivorans misschien niet zo goed als hij.

Perez, Daniel Noguera, professor civiele en milieutechniek en collega's van GLBRC en het Wisconsin Energy Institute hebben in het tijdschrift gepubliceerd: Groene chemie een strategie om N. aromaticivorans in te zetten om van lignine een waardevoller product te maken.

"Lignine is de meest voorkomende bron - behalve aardolie - van aromatische verbindingen op de planeet, "Noguera zegt, zoals die worden gebruikt om chemicaliën en kunststoffen uit aardolie te maken. Maar het grote en complexe ligninemolecuul is notoir moeilijk om efficiënt in bruikbare samenstellende stukken te breken.

Voer de bacterie in, dat voor het eerst werd geïsoleerd terwijl het gedijde in een bodem die rijk is aan aromatische verbindingen na verontreiniging door aardolieproducten.

Waar andere microben kiezen en kiezen, N. aromaticivorans is een biologische trechter voor de aromaten in lignine. Het is uniek omdat het bijna alle verschillende stukjes lignine kan verteren tot kleinere aromatische koolwaterstoffen.

"Andere microben die eerder zijn geprobeerd, kunnen een paar soorten aromaten die in lignine worden gevonden, verteren, " zegt Perez. "Toen we deze microbe ontmoetten, het was al goed in het afbreken van een breed scala aan verbindingen. Dat maakt deze microbe veelbelovend."

Tijdens het verteringsproces, de microbe zet die aromatische verbindingen om in 2-pyrone-4, 6-dicarbonzuur - beter bekend als PDC. Door drie genen uit hun microbe te verwijderen, de onderzoekers veranderden de tussenliggende PDC in het einde van de lijn. Deze gemanipuleerde bacteriën werden een trechter waarin de verschillende lignine-stukjes gaan, en waaruit PDC stroomt.

Bio-ingenieurs in Japan hebben PDC gebruikt om een ​​verscheidenheid aan materialen te maken die nuttig zouden zijn voor consumentenproducten.

"Ze hebben ontdekt dat de verbinding hetzelfde of beter presteert dan het meest voorkomende op aardolie gebaseerde additief voor PET-polymeren, zoals plastic flessen en synthetische vezels, de meest voorkomende polymeren die ter wereld worden geproduceerd, ' zegt Perez.

Het zou een aantrekkelijk plastic alternatief zijn - een alternatief dat op natuurlijke wijze in het milieu zou afbreken, en zou geen hormoon-nabootsende verbindingen in water uitlogen - als PDC maar gemakkelijker te verkrijgen was.

"Er is geen industrieel proces om dat te doen, omdat PDC zo moeilijk te maken is via bestaande routes, " zegt Noguera. "Maar als we biobrandstoffen maken van cellulose en lignine produceren - iets wat we vroeger gewoon verbrandden - en we kunnen de lignine efficiënt omzetten in PDC, dat mogelijk de markt voor industrieel gebruik van deze verbinding verandert."

Voor nu, de gemanipuleerde variatie op N. aromaticivorans kan ten minste 59 procent van de potentieel bruikbare verbindingen van lignine in PDC veranderen. Maar de nieuwe studie suggereert een groter potentieel, en Perez heeft doelen voor verdere manipulatie van de microbe.

"Als we deze pijplijn in voldoende mate kunnen produceren, met voldoende opbrengst, we zouden een nieuwe industrie kunnen creëren, ' zegt Noguera.