Ein Team von Chemie- und Biomolekularingenieuren am Korea Advanced Institute of Science and Technology hat eine skalierbare Methode entwickelt, um Bakterien zu verwenden, um CO2 in der Luft in Polyester umzuwandeln. In ihrer Arbeit, veröffentlicht in Proceedings of the National Academy of Sciences, Die Gruppe beschreibt ihre Technik und skizziert ihre Leistung, wenn sie über einen Zeitraum von mehreren Stunden getestet wird.
Angesichts des fortschreitenden Klimawandels suchen Wissenschaftler auf der ganzen Welt weiterhin nach Möglichkeiten, sowohl Emissionen zu vermeiden als auch Emissionen aus der Luft zu entfernen. In diesem neuen Versuch untersuchten die Forscher erneut die Möglichkeit, Cupriavidus necator, eine Bakterienart, zu verwenden, um CO2 aus der Luft zu ziehen und es dann zur Herstellung einer Art Polyester zu verwenden.
Frühere Untersuchungen haben gezeigt, dass C. necator CO2 aufnehmen und zur Herstellung bestimmter Arten von biologisch abbaubaren Kunststoffen verwenden kann. Der Prozess kann jedoch nur in Chargen durchgeführt werden, da zum Starten des Prozesses Strom benötigt wird – giftige Nebenprodukte sammeln sich an und töten die Bakterien ab. Dies verhindert, dass der Prozess skaliert. In diesem neuen Versuch überwand das Forschungsteam in Korea dieses Problem.
Die Problemumgehung bestand darin, zu Beginn des Prozesses eine synthetische Membran hinzuzufügen, die die Bakterien von den toxischen Nebenprodukten trennt. Dies führte zu einem zweiseitigen Prozess. Auf der einen Seite bereiteten chemische Reaktionen CO2 für die Fermentation vor, während die andere Seite andere benötigte Zutaten enthielt. Die Membran ließ die Inhaltsstoffe dann langsam auf die Seite der Bakterien fließen, die daraus Poly-3-hydroxybutyrat-Stücke herstellten.
Das Forschungsteam führte den Prozess 18 Tage lang durch, bei dem regelmäßig Bakterien entfernt wurden, die sich am PHB festhielten, und frische leere Proben hinzugefügt wurden. Sie fanden heraus, dass es wie geplant funktionierte und auch 11,5 mg PHB pro Stunde produzierte. Die Forscher stellen fest, dass der Prozess immer noch Strom benötigt, aber weil er so viel effizienter ist als andere Methoden, waren die Kosten für die Umwandlung von CO2 in Polyester viel niedriger. Sie stellen auch fest, dass der Prozess leicht skaliert werden kann.
Mehr Informationen:
Jinkyu Lim et al, Biohybride CO 2 -Elektrolyse zur direkten Synthese von Polyestern aus CO 2, Proceedings of the National Academy of Sciences (2023). DOI: 10.1073/pnas.2221438120
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