Bacteriënkunststoffen: een duurzame en hittebestendige vervanger voor traditionele plastics

AmsterdamOnderzoekers boeken vooruitgang bij het ontwikkelen van polymeren gemaakt door bacteriën, die een revolutie in de plasticindustrie teweeg kunnen brengen. Traditionele kunststoffen zoals PET en polystyreen zijn populair vanwege hun stevigheid en hittebestendigheid. Echter, deze kunststoffen zijn afkomstig van aardolie en schadelijk voor het milieu. Wetenschappers van het Korea Advanced Institute of Science and Technology hebben een biologisch afbreekbaar polymeer ontwikkeld met vergelijkbare eigenschappen, gebruikmakend van gemanipuleerde bacteriën.

Belangrijke doorbraken in dit onderzoek zijn onder andere:

• Ontwikkeling van een nieuw metabolisch pad om E. coli aromatische monomeren te laten produceren.
• Gebruik van computersimulaties om een zeer efficiënte polymerase-enzym te ontwerpen.
• Productie van een biologisch afbreekbaar polymeer met veelbelovende fysieke eigenschappen voor biomedische toepassingen.

Het nieuwe polymeer, poly(D-fenyllactaat), is uniek omdat het uitsluitend uit aromatische monomeren bestaat. Vroegere methoden konden enkel polymeren maken met een mix van aromatische en alifatische monomeren. Wetenschappers hebben enzymen van verschillende micro-organismen gemodificeerd om een metabolische route te ontwikkelen. Deze route stelt E. coli in staat om deze normaal gesproken toxische aromatische verbindingen te produceren en verwerken.

Het team heeft een grote vooruitgang geboekt door computermodellen te gebruiken om een polymerase-enzym te ontwerpen dat deze monomeren efficiënt samenvoegt. Natuurlijke enzymen werken niet zo goed. Na veel aanpassen produceerden de genetisch gemodificeerde bacteriën 12,3 gram per liter van het polymeer in fermentatietanks. Dit rendement is veelbelovend, maar moet 100 gram per liter bereiken om commercieel rendabel te zijn.

Lees ook:

Vandaag · 12:21

Verborgen dieptegeheimen: Arima-bronwater en aardbevingsrisico

Dit polymeer kan nuttig zijn voor medicijnafgifte omdat het in het lichaam afbreekt en stabiel blijft bij verschillende temperaturen. Deze stabiliteit is essentieel om medicijnen effectief te houden. Echter, op dit moment is het polymeer nog niet zo sterk als het standaard PET dat in de industrie wordt gebruikt, waardoor er nog verder onderzoek nodig is om het te verbeteren.

Het onderzoeksteam is van plan om meer soorten aromatische monomeren te ontwikkelen, zodat ze polymeren kunnen maken met verschillende chemische en fysische eigenschappen. Daarnaast willen ze de productie opschalen en het terugwinningsproces verbeteren voor commercieel gebruik. Als ze hierin slagen, kan deze methode veel op petroleum gebaseerde kunststoffen vervangen, wat zou bijdragen aan het verminderen van klimaatverandering en het wereldwijde plasticprobleem.

Dit onderzoek wordt gesteund door belangrijke organisaties zoals de Nationale Onderzoeksstichting en het Koreaanse Ministerie van Wetenschap en ICT, wat het potentieel van de impact benadrukt. Het succes van deze methode hangt af van voortdurende internationale samenwerking om het schaalbaar en kosteneffectief te maken. Door verbetering van deze door bacteriën geëngineerde polymeren kunnen duurzamere productiepraktijken ontstaan.