Met behulp van geavanceerde beeldvormingstechnieken hebben onderzoekers realtime beelden vastgelegd van hoe microben op zonne-energie koolstofdioxide (CO2) omzetten in een bioplastic dat polyhydroxybutyraat (PHB) wordt genoemd. De studie, geleid door een team van de Universiteit van Californië, Berkeley, biedt nieuwe inzichten in het potentieel van deze micro-organismen om duurzame materialen te produceren en de impact van CO2-uitstoot te helpen verminderen.

De onderzoekers gebruikten geavanceerde elektronenmicroscopie en atoomkrachtmicroscopie om de ingewikkelde interacties tussen de microben en hun omgeving te visualiseren. Ze ontdekten dat de microben, bekend als cyanobacteriën, zonlicht opvangen via gespecialiseerde structuren die carboxysomen worden genoemd en deze energie gebruiken om CO2 om te zetten in bioplastic.

"Door het proces zo gedetailleerd te visualiseren, krijgen we een dieper inzicht in hoe deze micro-organismen zonlicht en CO2 omzetten in een waardevol materiaal", zegt dr. Sarah Richardson, hoofdauteur van het onderzoek. “Deze kennis is essentieel voor het optimaliseren en mogelijk opschalen van de productie van bioplastics met behulp van cyanobacteriën.”

Uit de beeldvormingstechnieken bleek dat de cyanobacteriën clusters vormen, waardoor micro-omgevingen ontstaan ​​die hun vermogen vergroten om CO2 om te zetten in bioplastic. Dit gemeenschappelijke gedrag maakt het efficiënt delen van hulpbronnen en bescherming tegen externe stressoren mogelijk. De onderzoekers zijn van mening dat het begrijpen en optimaliseren van deze microbiële clusters de productie van bioplastics verder zou kunnen verbeteren.

PHB, het bioplastic geproduceerd door de cyanobacteriën, heeft een breed scala aan toepassingen, van verpakkingsmaterialen tot auto-onderdelen. Het biologisch afbreekbare en hernieuwbare karakter maakt het een veelbelovend alternatief voor conventionele, op aardolie gebaseerde kunststoffen.

"Ons onderzoek benadrukt het potentieel van het benutten van de kracht van de natuur om afvalproducten zoals CO2 om te zetten in waardevolle materialen", zegt professor Robert Blankenship, co-auteur van het onderzoek. "Door gebruik te maken van de metabolische capaciteiten van micro-organismen, kunnen we innovatieve benaderingen verkennen om mondiale uitdagingen zoals koolstofemissies en plasticvervuiling aan te pakken."

Het vermogen om de ingewikkelde processen die worden uitgevoerd door microben op zonne-energie te visualiseren en te begrijpen, kan nieuwe wegen openen voor bio-engineering en biotechnologie. De bevindingen uit dit onderzoek dragen bij aan het groeiende veld van duurzame ontwikkeling van biomaterialen en bieden hoop op een milieuvriendelijkere toekomst.