Däckindustrins framtida miljöavtryck skulle kunna krympas avsevärt tack vare ett nytt miljövänligt sätt som hittats av fyra RIKEN-forskare som utnyttjar bakterier för att göra en kemikalie som används i syntetiskt gummi.

Varje år, fabriker runt om i världen producerar mer än 12 miljoner ton av den organiska kemikalien 1, 3-butadien, som används i däck, lim, tätningsmedel och andra plast- och gummiprodukter. De producerar det genom en energikrävande process som är beroende av petroleum, som bidrar till klimatförändringarna.

Forskare har i många år försökt skapa 1, 3-butadien från mer miljövänliga utgångsmaterial genom att använda specialdesignade mikrober. Men ingen hade tidigare lyckats omvandla ett enkelt socker som glukos till kemikalien i ett enkelt steg.

Nu, genom att konstruera bakterier för att omvandla glukos till 1, 3-butadien, Yutaro Mori och hans tre medarbetare, allt på RIKEN Center for Sustainable Resource Science, har tagit fram ett hållbart synsätt på gummi- och plastproduktion.

"Vi konstruerade en ny artificiell metabolisk väg och producerade 1, 3-butadien direkt från en förnybar källa - glukos, säger Mori.

RIKEN-teamet lyckades med detta länge eftersträvade mål genom att fokusera på två delar av biotillverkningsprocessen. De konstruerade först ett bakteriellt enzym som kunde omvandla en biologisk förening som kan utvecklas från glukos till 1, 3-butadien (fig. 1). Forskarna modifierade sedan en stam av bakterien Escherichia coli för att använda detta enzym och producera kemikalien. Sedan 1, 3-butadien är en gas vid rumstemperatur, det kan lätt fångas upp när bakterierna fortsätter att dela sig och växa.

Tekniken har fortfarande en bit kvar innan den är redo för industriell primetime. RIKEN-teamet lyckades syntetisera endast cirka 2 gram av 1, 3-butadien per liter mikrobiell brygd. Mycket större mängder kommer att behövas för att metoden ska vara kostnadskonkurrenskraftig med petroleumbaserad produktion.

Men med lite ytterligare ingenjörskonst och optimering, Mori tror att hans lag kommer att nå dit. De justerar nu ytterligare bakteriens metaboliska vägar och förbättrar enzymets effektivitet. I samarbete med företagen Yokohama Rubber och Zeon Corporation, RIKEN-teamet skalar också upp protokollet för att fungera med större volymer av mikrober.

Forskarna undersöker också sätt att utnyttja mikrobernas kraft för att producera andra kemikalier från förnybara resurser. "Efter att ha gjort ytterligare forskning inom enzymteknik och metabolisk teknik, Jag hoppas att vi kommer att kunna ge ett väsentligt bidrag till att förverkliga ett koldioxidsnålt samhälle och en hållbar bioekonomi inom en inte så avlägsen framtid, säger Mori.