Новости отрасли

диоксида углерода и азота, находящихся в воздухе, синтезировать пластмассы и разные типы топлива. Этот шаг позволит в будущем организовать более экономичные схемы производства углеродсодержащих соединений и более экологичные схемы получения химических материалов, говорится в материале SpecialСhem.

За счет использования активизируемых светом квантовых точек для возбуждения определенных ферментов (энзимов) в клетках микроорганизмов исследователи смогли создать «живые фабрики», которые поглощают вредный CO2 и преобразуют его в полезные продукты, такие как биоразлагаемые пластмассы, бензин, аммиак и биодизель. Прашант Нагпал (Prashant Nagpal), основной автор исследовательской работы и доцент Кафедры химических и биологических технологий CU Boulder, заявил: «Инновационная разработка еще раз доказывает огромные возможности биологических процессов. Мы пытаемся разработать метод, который будет позволять захватывать CO2, тем самым мы будем предотвращать изменение климата. В один прекрасный день такие технологии, возможно, заменят более традиционные процессы производства пластмасс и топлива, которые сопровождаются выбросом в окружающую среду большого объема углеродсодержащих соединений».

Проект был инициирован в 2013 году, когда Нагпал и его коллеги начали использовать огромный потенциал наноскопических квантовых точек, которые являются мелкими полупроводниками, напоминающими те, которые используются в телевизорах. Квантовые точки могут пассивно попадать в клетки. Они разрабатываются таким образом, чтобы могли присоединяться к определенным ферментам и активизировать их с помощью света с определенной длиной волны. Нагпал предполагает, что квантовые точки могут выступать в качестве активаторов ферментов в клетках микроорганизмов, которые способны преобразовывать CO2 и азот воздуха в другие продукты, однако в обычных условиях не делают этого из-за недостаточной интенсивности излучения — света для фотосинтеза.

Нагпал и сотрудники решили задачу за счет внедрения специальных точек в клетки обычных микроорганизмов, которые можно найти в почве. После этого даже под действием не очень интенсивного солнечного света в микроорганизмах активизируется поглощение CO2 (без необходимости дополнительного источника энергии или источников питания). В таких системах начинают происходить энергоэффективные биохимические преобразования. Микроорганизмы, находящиеся в воде, выделяют образующиеся продукты на поверхность, после чего эти продукты могут собираться и использоваться для дальнейших процессов производства. При различных комбинациях точек и света в системе образуются разные продукты. Под действием света с длиной волны, соответствующей зеленому свету, бактерии поглощают азот и производят аммиак, а под действием света с длиной волны, соответствующей красному свету, микробы поглощают в основном CO2 и производят пластмассы.

По всем признакам процесс может реализовываться в крупных масштабах. В работе было доказано, что даже после нескольких часов непрерывной активизации микробных фабрик в них сохраняется достаточное количество микроорганизмов. Это говорит о том, что клетки могут регенерировать, и при этом систему не требуется перемешивать. Нагпал отметил, что в будущем, возможно, выбросы CO2 из индивидуальных домов и предприятий по трубам будут подаваться на рядом расположенные участки, на которых микробы будут преобразовывать диоксид в биопластмассу. Владельцы домов даже смогут продавать образующиеся продукты, получая небольшую прибыль и при этом снижая свое воздействие на окружающую среду.

«Даже если такие продукты будут иметь высокую себестоимость и не смогут конкурировать с нефтехимическими материалами, они будут иметь социальные преимущества, — заявил Нагпал. — Даже если нам удастся переработать небольшое количество отходов/выбросов, то это позволит снизить наше воздействие на окружающую среду. Этот процесс является мощным инструментом. Многие люди, например, уже готовят пиво у себя дома, а эти процессы по сложности являются сопоставимыми».

Исследователь отметил, что его команда продолжит оптимизировать процесс, привлекая к реализации проекта все новых ученых. Нагпал планирует, что лабораторные эксперименты этого проекта будут реализовываться в рамках чьей-то диссертационной работы и будут финансироваться грантом Фонда CU Boulder Engineering Excellence Fund. Нагпал при этом высоко оценил работающих с ним студентов, которые в последние годы присоединились к реализации проекта.




plastinfo.ru