Ковка Биоразлагаемого Пластика Из Метана И Растительных Отходов

{h1}

С минимальными усилиями исследователи получили естественные бактерии, которые едят отработанный метан и превращают его в биоразлагаемый пластик.

Молли Морс - главный исполнительный директор Mango Materials, Inc. Эта статья была подготовлена ​​Национальным научным фондом США для Американского института инженеров-химиков и опубликована в февральском выпуске журнала Chemical Engineering Progress за 2014 год. Морс предоставил эту статью Голоса экспертов WordsSideKick.com: Op-Ed & Insights.

Что, если бы мы могли заставить Большой Тихоокеанский мусорный участок просто исчезнуть? Что, если пластик не накапливался на свалках? Что если бы мы могли сократить выбросы парниковых газов, заменив до 30 процентов мировых пластиков биоразлагаемым заменителем?

Исследователи десятилетиями пытались достичь этих целей. Один из подходов заключался в разработке эффективного процесса производства поли-гидроксиалканоата (ПГА) - биоразлагаемого полимера, аналогичного полипропилену, используемому для изготовления пластиковой упаковки.

Ученые из Стэнфордского университета и стартап-компании Mango Materials из Пало-Альто, штат Калифорния, придумали новый способ получения ПГА из отработанного метана. И, благодаря финансированию Национального научного фонда США, Mango Materials продвигает процесс к коммерциализации.

Бактерии, содержащие гранулы поли-гидроксиалканоата (PHA) - биоразлагаемого полимера, похожего на полипропилен, который используется для изготовления пластиковой упаковки - внутри своих бактериальных клеточных стенок.

Бактерии, содержащие гранулы поли-гидроксиалканоата (PHA) - биоразлагаемого полимера, похожего на полипропилен, который используется для изготовления пластиковой упаковки - внутри своих бактериальных клеточных стенок.

Кредит: Манго Материалы

PHA - это биоразлагаемый полиэфир, который естественным образом вырабатывается внутри некоторых бактерий в условиях избытка углерода и ограниченной доступности питательных веществ. Исследователи разрабатывают процессы для производства PHA в промышленном масштабе, как правило, с участием штаммов бактерий, которые были генетически модифицированы, чтобы повысить производство и принять источник углерода из кукурузного сахара. Микроорганизмы питаются растительными сахарами и производят PHA. Затем PHA отделяют от бактерий и превращают в гранулы, которые можно формовать в пластиковые изделия.

Однако у этого подхода есть несколько недостатков: он требует использования сельскохозяйственных угодий и других ресурсов для производства сырья и конкурирует с поставками продовольствия.

Полигидроксиалканоат (PHA), биоразлагаемый полимер, который манго Материалы производятся из бактерий, потребляющих отходящие газы метана.

Полигидроксиалканоат (PHA), биоразлагаемый полимер, который манго Материалы производятся из бактерий, потребляющих отходящие газы метана.

Кредит: Манго Материалы

В процессе производства материалов Mango используются бактерии, выращенные в ферментерах, для преобразования метана и кислорода, а также добавленных питательных веществ (для обеспечения избытка углерода) в PHA. В конце концов, богатые ПГА бактерии - теперь буквально набухшие от гранул ПГА - удаляются из ферментеров, а ценный полимер отделяется с помощью запатентованных методов от бактерий. Затем ПГА промывают, очищают и сушат по мере необходимости.

После того, как продукты, изготовленные из ПГА, достигли конца своего срока полезного использования, пластик может быть анаэробно разложен (без воздуха) с образованием метана. Это замыкает петлю и обеспечивает свежее сырье для производства ПГА. Поскольку свойства PHA могут быть изменены путем изменения содержания сополимера или добавок, Mango Materials определила ряд применений.

Если вы являетесь экспертом по темам - исследователем, лидером бизнеса, автором или новатором - и хотели бы внести свой отзыв, напишите нам здесь.

Если вы являетесь экспертом по темам - исследователем, лидером бизнеса, автором или новатором - и хотели бы внести свой отзыв, напишите нам здесь.

«В настоящее время мы сосредоточены на приложениях, где биоразлагаемость является ключевым фактором», - говорит Молли Морс, генеральный директор Mango Materials. «Однако мы открыты для всех видов приложений и стремимся выводить на рынок биопластики PHA».

Этот уникальный подход решает проблемы, которые сорвали предыдущие попытки коммерциализации PHA. Другие процессы используют сахар в качестве углеродного сырья, в то время как Mango Materials использует отработанный метан - который значительно дешевле сахара. «Используя газообразный метан в качестве исходного сырья, мы можем значительно снизить затраты на производство», - говорит Морс.

Кроме того, этот процесс основан на смешанном сообществе диких бактерий, которые получают путем естественного отбора, а не генной инженерии. Использование диких бактерий, которые не изменяются генетически, облегчает озабоченность некоторых людей по поводу генетически модифицированных организмов. А использование смешанного сообщества диких бактерий снижает производственные затраты, поскольку устраняет необходимость стерилизации оборудования.

Студенты помогают настроить биореактор Mango Materials для производства

Студенты помогают настроить биореактор Mango Materials для производства "зеленых" пластиков.

Кредит: Манго Материалы

«Это противоречит процессам, которые используют многие биотехнологические компании, которые требуют высокочистых, генно-инженерных культур», - говорит Аллисон Пиеха, директор по технологиям в Mango Materials. В качестве дополнительного экологического преимущества, этот процесс изолирует метан, мощный парниковый газ, и обеспечивает экономический стимул для улавливания метана на таких объектах, как свалки, очистные сооружения и молочные фермы.

Неиспользованный вентилируемый метан с калифорнийских свалок (на основе данных 2010 года от Партнерства «Метан - рынки»), если он будет использоваться в качестве исходного сырья PHA, даст более 100 миллионов фунтов пластика в год. (Эта оценка основана на внутренних расчетах Mango Materials с использованием собственных ставок и доходности).

Компания Mango Materials проверила эту технологию и достигла превосходных результатов в лабораторном масштабе. Полевые исследования показали, что культуры, потребляющие метан, растут также на биогазе отходов, который включает такие загрязнители, как сульфиды, и на чистом метане. Теперь компания намерена достичь такой же доходности в коммерческом масштабе. Стандартные коммерческие установки компании будут рассчитаны на обработку метана, производимого на средних очистных сооружениях, - достаточно для производства более 2 миллионов фунтов в год ПГА.

Эта технология была профинансирована в рамках программы NSF Small Business Innovation Research (SBIR). Эта статья была подготовлена ​​Национальным научным фондом США для Американского института инженеров-химиков и опубликована в февральском выпуске журнала Chemical Engineering Progress за 2014 год. Следите за всеми вопросами и дебатами Expert Voices - и станьте частью обсуждения - на Facebook, Twitter и Google +. Выраженные взгляды принадлежат автору и не обязательно отражают взгляды издателя. Эта версия статьи была первоначально опубликована на WordsSideKick.com.





RU.WordsSideKick.com
Все права защищены!
Перепечатка материалов разрешена только с простановкой активной ссылки на сайт RU.WordsSideKick.com

© 2005–2020 RU.WordsSideKick.com