Med några genetiska tweaks, en typ av jordbakterier med aptit på kolväten visar löften som en biologisk fabrik för att omvandla en förnybar - men frustrerande outnyttjad - förmån till en ersättning för allestädes närvarande plast.

Forskare, som de vid University of Wisconsin-Madison-baserade, Department of Energy-finansierat Great Lakes Bioenergy Research Center, hoppas kunna förvandla vedartade växter till en ersättning för petroleum vid produktion av bränslen och andra kemikalier har varit efter sockerarterna i den fibrösa cellulosa som utgör mycket av växternas cellväggar.

Mycket av arbetet med att anskaffa dessa sockerarter innebär att man avlägsnar lignin, en polymer som fyller luckorna mellan cellulosa och andra kemiska komponenter i dessa cellväggar.

Det lämnar mycket användbar cellulosa, men också en hel del lignin — som aldrig har haft så mycket värde. Pappersbruk har tagit bort lignin från trä för att göra papper i mer än ett sekel, och hitta så lite värde i ligninet att det helt enkelt förbränns i brukens pannor.

"De säger att du kan göra allt från lignin utom pengar, säger Miguel Perez, en UW-Madison doktorand i civil- och miljöteknik.

Men de kanske inte känner till Novosphingobium aromaticivorans lika bra som han.

Perez, civil- och miljöteknikprofessor Daniel Noguera och kollegor vid GLBRC och Wisconsin Energy Institute har publicerat i tidskriften Grön kemi en strategi för att använda N. aromaticivorans för att göra lignin till en mer värdefull vara.

"Lignin är den vanligaste källan - förutom petroleum - av aromatiska föreningar på planeten, "Noguera säger, som de som används för att tillverka kemikalier och plaster från petroleum. Men den stora och komplexa ligninmolekylen är notoriskt svår att effektivt bryta ner i användbara beståndsdelar.

Gå in i bakterien, som först isolerades medan den frodades i jord rik på aromatiska föreningar efter kontaminering av petroleumprodukter.

Där andra mikrober väljer och väljer, N. aromaticivorans är en biologisk tratt för aromaterna i lignin. Den är unik genom att den kan smälta nästan alla olika ligninbitar till mindre aromatiska kolväten.

"Andra mikrober som prövats tidigare kanske kan smälta några typer av aromater som finns i lignin, " säger Perez. "När vi träffade den här mikroben, den var redan bra på att förnedra ett brett spektrum av föreningar. Det gör den här mikroben mycket lovande. "

Under dess matsmältningsprocess, mikroben förvandlar dessa aromatiska föreningar till 2-pyron-4, 6-dikarboxylsyra-mer hanterbart känd som PDC. Genom att ta bort tre gener från sin mikrob, forskarna förvandlade den mellanliggande PDC till slutet av linjen. Dessa konstruerade bakterier blev en tratt som de olika ligninbitarna går in i, och ur vilken PDC flödar.

Bioingenjörer i Japan har använt PDC för att göra en mängd olika material som skulle vara användbara för konsumentprodukter.

"De har upptäckt att föreningen presterar samma eller bättre än den vanligaste petroleumbaserade tillsatsen till PET-polymerer - som plastflaskor och syntetiska fibrer - som är de vanligaste polymererna som produceras i världen, " säger Perez.

Det skulle vara ett attraktivt plastalternativ – ett som skulle bryta ner naturligt i miljön, och skulle inte laka ut hormonliknande föreningar i vatten – om bara PDC var lättare att få tag på.

"Det finns ingen industriell process för att göra det, eftersom PDC är så svårt att göra med befintliga rutter, " säger Noguera. "Men om vi tillverkar biobränslen av cellulosa och producerar lignin – något som vi brukade bara bränna – och vi effektivt kan omvandla ligninet till PDC, som potentiellt förändrar marknaden för industriell användning av denna förening."

Tills vidare, den konstruerade varianten av N. aromaticivorans kan förvandla minst 59 procent av lignins potentiellt användbara föreningar till PDC. Men den nya studien tyder på större potential, och Perez har mål för ytterligare manipulation av mikroben.

"Om vi ​​kan få denna rörledning att producera i tillräcklig takt, med tillräcklig avkastning, vi kanske skapar en ny industri, säger Noguera.