Forskare i Kina har konstruerat en mikrob som visar lovande som grunden för ett effektivt sätt att bryta ner polyetylentereftalat (PET), en vanlig plastfiber som används för att tillverka kläder och engångsprodukter för konsumenter. Forskarna publicerade sina resultat i Mikrobiell bioteknik den 28 april, 2020.

Forskargruppen vid Qingdao Institute of Bioenergy and Bioprocess Technology (QIBEBT) vid den kinesiska vetenskapsakademin, leds av docent Liu Yajun, Ph.D., syftade till att skapa en stam av de bakterier som kallas Clostridium thermocellum (eller C. thermocellum ) som skulle bryta ned PET mer effektivt än nuvarande industribiometoder. De hade siktet inställt C. thermocellum på grund av dess potential att trivas i varmt, syrefria miljöer.

De konstruerade mikroberna kan också bryta ner växtbaserade fibrer, QIBEBT forskarteam hittade.

"Eftersom C. thermocellum kan naturligt bryta ned cellulosa effektivt, de C. thermocellum -baserad strategi förväntas visa stor potential för tillämpning vid bioåtervinning av blandat textilavfall som innehåller både cellulosa- och polyesterfraktioner, " sa Liu.

Den globala ekonomin är för närvarande starkt beroende av PET för en rad produkter. Cirka 70 procent av fibrerna som används vid tillverkning av kläder innehåller PET, och de flesta konsumentförpackningsprodukter och dryckesflaskor är tillverkade av PET. Icke-återvunnen PET framställs av fossila bränslen, som delvis är skyldiga till mänskligt drivna klimatförändringar.

Värmevänliga mikrober för att bryta ner PET snabbare än sina motsvarigheter med måttlig temperatur, Prof. Liu sa. Först, hennes team skaffade mikrober som skulle trivas över 60 grader Celsius (140 grader Fahrenheit) – en temperatur idealisk för att bryta ner PET till dess komponentföreningar. De bestämde sig för att använda C. thermocellum , som i naturen finns inuti löv- och grenkomposthögar.

Forskargruppen nedsänkte ett tunt prov av PET i en lösning rik på C. thermocellum . Testflaskorna hölls vid 60 grader Celsius i 14 dagar, vid vilken tidpunkt ungefär två tredjedelar av PET hade brutits ner till vad petrokemiska ingenjörer kallar "råvaror" - de kolvätebaserade föreningar som används för att skapa en myriad av plast och andra produkter.

Återvinningsanläggningar som biologiskt nedbryter PET använder vanligtvis mikrober som kräver syre och lägre temperaturer, gör mekaniken i processen mer energikrävande och dyrare.

Befintliga helcellsbiokatalysprocesser för att bryta ned PET är också långsammare än processen som undersöktes i studien, där cirka två tredjedelar av det testade PET-provet bröts ner på två veckor. Nuvarande processer tar cirka sex veckor att helt bryta ned PET. De kräver energikrävande insatser som enorma elmotorer för att agitera återvinningskärlen och injicera luftbubblor för att upprätthålla temperatur och syrenivåer.

Mänskligheten har producerat över 8, 300 miljoner ton plast sedan 1950. Återvinningsprogram har redan avlett hundratals miljoner ton konsumentavfall från soptippar, enligt U.S. Environmental Protection Agency. Men från och med 2017, U.S. Environmental Protection Agency rapporterade att endast cirka 30 procent av plastavfallet återvanns, med enorma mängder som fortfarande hamnar på deponier och dumpas till havs.

"Om den förfinas ytterligare och antas globalt, denna nya process har potential att spara tid och pengar för PET-återvinningsenergi, samt avleda en större andel PET bort från soptippar och hav, " sa Liu.