De toekomstige ecologische voetafdruk van de bandenindustrie kan aanzienlijk worden verkleind dankzij een nieuwe, milieuvriendelijke manier die door vier RIKEN-onderzoekers is gevonden en waarbij bacteriën worden gebruikt om een ​​chemische stof te maken die in synthetisch rubber wordt gebruikt.

Elk jaar, fabrieken over de hele wereld produceren meer dan 12 miljoen ton van de organische chemische stof 1, 3-butadieen, die wordt gebruikt in banden, lijmen, afdichtingsmiddelen en andere kunststof- en rubberproducten. Ze produceren het door een energie-intensief proces dat afhankelijk is van aardolie, wat bijdraagt ​​aan klimaatverandering.

Wetenschappers hebben jarenlang geprobeerd om 1, 3-butadieen uit milieuvriendelijkere uitgangsmaterialen door gebruik te maken van speciaal ontworpen microben. Maar niemand was er eerder in geslaagd een eenvoudige suiker zoals glucose in één eenvoudige stap om te zetten in de chemische stof.

Nutsvoorzieningen, door bacteriën te manipuleren om glucose om te zetten in 1, 3-butadieen, Yutaro Mori en zijn drie medewerkers, allemaal in het RIKEN Centre for Sustainable Resource Science, hebben een duurzame benadering van de productie van rubber en plastic bedacht.

"We hebben een nieuwe kunstmatige metabole route geconstrueerd en er 1, 3-butadieen rechtstreeks uit een hernieuwbare bron:glucose, ' zegt Mori.

Het RIKEN-team slaagde in dit lang gezochte doel door zich te concentreren op twee delen van het bioproductieproces. Ze ontwikkelden eerst een bacterieel enzym dat een biologische verbinding kan omzetten die kan worden ontwikkeld van glucose in 1, 3-butadieen (Fig. 1). De onderzoekers hebben vervolgens een stam van de bacterie Escherichia coli aangepast om dit enzym te gebruiken en de chemische stof te produceren. sinds 1, 3-butadieen is een gas bij kamertemperatuur, het kan gemakkelijk worden gevangen terwijl de bacteriën zich blijven delen en groeien.

De techniek heeft nog een kleine weg te gaan voordat deze klaar is voor industriële primetime. Het RIKEN-team slaagde erin om slechts ongeveer 2 gram van 1 te synthetiseren, 3-butadieen per liter microbieel brouwsel. Er zullen veel grotere hoeveelheden nodig zijn om de methode kostenconcurrerend te laten zijn met op aardolie gebaseerde productie.

Maar met wat extra engineering en optimalisatie, Mori gelooft dat zijn team er zal komen. Ze passen nu de metabole routes van de bacterie verder aan en verbeteren de efficiëntie van het enzym. In samenwerking met de bedrijven Yokohama Rubber en Zeon Corporation, het RIKEN-team is ook bezig met het opschalen van het protocol om met grotere hoeveelheden microben te kunnen werken.

De onderzoekers onderzoeken ook manieren om de kracht van microben te benutten om andere chemicaliën te produceren uit hernieuwbare bronnen. "Na aanvullend onderzoek te hebben gedaan naar enzyme-engineering en metabolic engineering, Ik hoop dat we in de nabije toekomst een substantiële bijdrage kunnen leveren aan het realiseren van een koolstofarme samenleving en een duurzame bio-economie, ' zegt Mori.