Globala industrier fokuserade på koldioxidneutralitet, under parollen Net-Zero, får allt större uppmärksamhet. Särskilt forskning om mikrobiell produktion av polymerer, som ersätter traditionella kemiska metoder med biologiska metoder, fortskrider aktivt.

Polyamider, representerade av nylon, är linjära polymerer som ofta används i olika industrier såsom fordonsindustrin, elektronik, textilier och medicinska områden. De har fördelaktiga egenskaper inklusive hög draghållfasthet, elektrisk isolering, värmebeständighet, slitstyrka och biokompatibilitet.

Sedan kommersialiseringen av nylon 1938 produceras cirka 7 miljoner ton polyamider över hela världen årligen. Med tanke på deras breda tillämpningar och betydelse har produktionen av polyamider genom biobaserade metoder avsevärd miljö- och industriell betydelse.

KAIST har meddelat att en forskargrupp ledd av den framstående professor Sang Yup Lee, inklusive Dr Jong An Lee och doktorand Ji Yeon Kim från Institutionen för kemi- och biomolekylär teknik, publicerade en artikel med titeln "Current Advancements in Bio-Based Production of Polyamides ." Tidningen visades på omslaget till månadsnumret av Trends in Chemistry med celltryck.

Som en del av klimatförändringstekniker använder bioraffinaderier biotekniska och kemiska metoder för att producera industriellt viktiga kemikalier och biobränslen från förnybar biomassa utan att förlita sig på fossila resurser. Speciellt är systemmetabolisk ingenjörskonst, banbrytande av KAISTs framstående professor Sang Yup Lee, ett forskningsfält som effektivt manipulerar mikrobiella metaboliska vägar för att producera värdefulla kemikalier, vilket utgör kärnteknologin för bioraffinaderier.

Forskargruppen har framgångsrikt utvecklat högpresterande stammar som producerar en mängd olika föreningar, inklusive bärnstenssyra, biologiskt nedbrytbar plast, biobränslen och naturliga produkter med hjälp av systemmetaboliska tekniska verktyg och strategier.

Forskargruppen förutspådde att om biobaserad polyamidproduktionsteknik, som används flitigt vid tillverkning av kläder och textilier, blir utbredd, kommer den att uppmärksammas som en framtida teknik som kan svara på klimatkrisen tack vare sin miljövänliga produktion teknik.

I denna nya studie granskade forskargruppen de biobaserade produktionsstrategierna för polyamid. De gav insikter i framstegen inom polyamidmonomerproduktion med hjälp av metaboliskt framställda mikroorganismer och lyfte fram de senaste trenderna inom biobaserade polyamidframsteg som använder dessa monomerer.

Dessutom gick de igenom strategierna för att syntetisera biobaserade polyamider genom kemisk omvandling av naturliga oljor och diskuterade den biologiska nedbrytbarheten och återvinningen av polyamiderna. Uppsatsen presenterade också framtida riktningar i vilka metabolisk ingenjörskonst kan tillämpas för biobaserad polyamidproduktion, vilket bidrar till ett miljövänligt och hållbart samhälle.

Ji Yeon Kim från KAIST, den första författaren till denna artikel, sa "Vikten av att använda systemmetaboliska tekniska verktyg och strategier för biobaserad polyamidproduktion blir allt mer framträdande för att uppnå kolneutralitet."

Professor Sang Yup Lee betonade:"Med en växande oro för klimatförändringarna är betydelsen av en miljövänlig och hållbar industriell utveckling större än någonsin. Systemmetabolism förväntas ha en betydande inverkan inte bara på den kemiska industrin utan även inom olika områden. "

Mer information: Jong An Lee et al, Aktuella framsteg inom biobaserad produktion av polyamider, Trender i kemi (2023). DOI:10.1016/j.trechm.2023.10.001

Journalinformation: Trender inom kemi

Tillhandahålls av Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST)