Mikrober kan användas för att odla bioplast, ett hållbart alternativ till traditionell plast. Kredit:Shutterstock
El som skördas från solen eller vinden kan användas omväxlande med kraft från kol eller petroleumkällor. Eller så kan hållbart producerad el förvandlas till något fysiskt och användbart. Forskare inom konst och vetenskap vid Washington University i St. Louis har kommit på hur man matar elektricitet till mikrober för att bli verkligt grön, biologiskt nedbrytbar plast, som rapporterats i Journal of Industrial Microbiology and Biotechnology.
"När vår planet brottas med skenande, petroleumbaserad plastanvändning och plastavfall, Att hitta hållbara sätt att tillverka bioplast blir allt viktigare. Vi måste hitta nya lösningar, " sa Arpita Bose, biträdande professor i biologi i Arts &Sciences.
Förnybar energi står för närvarande för cirka 11 % av den totala energiförbrukningen i USA och cirka 17 % av elproduktionen.
En av huvudproblemen med förnybar el är energilagring:hur man samlar in energi som genereras under soliga och blåsiga timmar, och håll den när det är mörkt och stilla. Bioplaster är en bra användning för den "extra" kraften från intermittenta källor, Bose föreslår – som ett alternativ till batterilagring, och istället för att använda den energin för att göra en annan typ av bränsle.
Hennes laboratorium är bland de första som använde mikrobiell elektrosyntes för att bråka en polymer som kallas polyhydroxibutyrat (PHB) från elektricitetsätande mikrober. Plasten de tillverkar är "hållbar, koldioxidneutral och låg kostnad, sa Bose.
"En av de stora utmaningarna inom bioplastproduktion är substratinsatsen, vilket påverkar kostnaden, sade Tahina Ranaivoarisoa, en forskningstekniker i Bose-laboratoriet och första författare till den nya artikeln. "En mångsidig bakterie som R. palustris TIE-1 - som effektivt kan använda bara koldioxid, ljus och elektroner från elektricitet eller järn för bioplastproduktion – breddar de substrat som kan användas i bioplastproduktion."
De ljusa områdena i denna cell är en polymer som kallas polyhydroxibutyrat, som odlades av TIE-1-celler med endast ljus, koldioxid och lösligt järn. Kredit:Bose laboratory
I en relaterad artikel i tidskriften Bioelektrokemi , Boses forskargrupp illustrerade hur TIE-1 interagerar med olika former av järn samtidigt som elektricitet används som elektronkälla. Forskarna kunde förbättra produktionshastigheterna för PHB genom att manuellt belägga elektroder som mikroberna använde med en speciell sorts rost, vilket ökade deras elupptag.
Bose tror att mikrobiellt framställd bioplast har en framtida roll att spela i rymden, där astronauter kunde använda 3-D-skrivarteknik för att tillverka sina egna verktyg istället för att transportera allt färdigtillverkat från jorden.
"Våra observationer öppnar nya dörrar för hållbar bioplastproduktion inte bara i resursbegränsade miljöer på jorden, men också under utforskning av rymden och för resursanvändning på plats på andra planeter, sa Bose.
