Cyanobacteriën produceren op natuurlijke wijze plastic als bijproduct van fotosynthese - en dat doen ze op een duurzame en milieuvriendelijke manier. Onderzoekers van de Universiteit van Tübingen zijn er nu voor het eerst in geslaagd het metabolisme van de bacteriën te modificeren om dit natuurlijke plastic in hoeveelheden te produceren die het mogelijk maken om industrieel te gebruiken. Dit nieuwe plastic zou kunnen gaan concurreren met milieubelastende kunststoffen op basis van aardolie. De onderzoekers, onder leiding van professor Karl Forchhammer van het Interfacultair Instituut voor Microbiologie en Infectiegeneeskunde, hebben onlangs hun bevindingen gepresenteerd in verschillende onderzoeken die in de tijdschriften zijn verschenen Microbiële celfabrieken en PNAS .

"De industriële relevantie van deze vorm van bioplastic kan nauwelijks worden overschat, ", zegt Forchhammer. Momenteel wordt er jaarlijks zo'n 370 miljoen ton plastic geproduceerd. De wereldwijde plasticproductie zal de komende tien jaar met nog eens 40 procent toenemen. Aan de ene kant, plastic kan op verschillende manieren worden gebruikt en is goedkoop, bijvoorbeeld als verpakking voor voedsel. Anderzijds, het is de oorzaak van toenemende milieuproblemen. Steeds meer plastic afval komt in de natuur terecht, waar het de oceanen vervuilt of in de voedselketen terechtkomt in de vorm van microplastics. Verder, plastic wordt voornamelijk gemaakt van aardolie, waarbij extra CO . vrijkomt ₂ in de atmosfeer wanneer het wordt verbrand.

Een oplossing voor deze problemen kan liggen in een stam van cyanobacteriën met verrassende eigenschappen. Cyanobacteriën van het geslacht Synechocystis produceren polyhydroxybutyraat (PHB), een natuurlijke vorm van plastic. PHB kan op dezelfde manier worden gebruikt als het plastic polypropyleen, maar is snel afbreekbaar in het milieu, en vrij van schadelijke stoffen. Echter, de hoeveelheid die door deze bacteriën wordt geproduceerd is meestal erg klein. De onderzoeksgroep van Tübingen slaagde erin een controlesysteem in de bacteriën te identificeren dat de intracellulaire stroom van vast koolstof naar PHB beperkt. Na het verwijderen van de bijbehorende regulator en het implementeren van verschillende verdere genetische veranderingen, de hoeveelheid PHB die door de bacteriën werd geproduceerd, nam enorm toe en maakte uiteindelijk meer dan 80 procent uit van de totale massa van de cel. "We hebben echte plastic bacteriën gecreëerd, " zegt dr. Moritz Koch, eerste auteur van de studie gepubliceerd in Microbiële celfabrieken .

cyanobacteriën, ook bekend als microalgen of blauwgroene algen, behoren tot de meest onopvallende maar krachtige spelers op onze planeet. Het waren blauwgroene algen die onze atmosfeer creëerden en de ozonlaag die ons ongeveer 2,3 miljard jaar geleden beschermde tegen UV-straling door middel van fotosynthese.

"Cyanobacteriën zijn, in zekere zin, de verborgen kampioenen van onze planeet, Koch benadrukt. "Dit onderstreept het enorme potentieel van deze organismen." Omdat de blauwgroene bacteriën alleen water nodig hebben, CO ₂ en zonlicht, de onderzoekers denken dat ze ideale kandidaten zijn voor klimaatvriendelijke en duurzame productie. "Als dit eenmaal is ingeburgerd in de industrie, de hele productie van kunststoffen zou een revolutie teweeg kunnen brengen, " zegt Koch. Het doel op lange termijn, hij zegt, is om het gebruik van de bacteriën te optimaliseren en uit te breiden tot het punt waarop grootschalig gebruik mogelijk wordt.