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塑料是壹個非常嚴重的問題。植物真的能生產塑料嗎?

通過壹些基因調整,壹種對碳氫化合物有興趣的土壤細菌有望成為壹個生物工廠,將壹種可再生但令人沮喪的未開發資源轉化為壹種無處不在的塑料替代品。像威斯康星大學麥迪遜分校資助的五大湖生物能源研究中心的研究人員壹樣,

他們希望將木本植物轉化為生產燃料和其他化學品的石油替代品,他們壹直在尋找構成植物細胞壁的纖維素中的糖。獲得這些糖的大部分工作涉及剝離木質素,木質素是壹種填充纖維素和細胞壁中其他化學成分之間間隙的聚合物。

博科公園-科普:這樣留下了很多有用的纖維素,但也留下了很多木質素,壹直沒有多大價值。壹個多世紀以來,造紙廠壹直在從木材中提取木質素來造紙,但人們發現木質素沒有什麽價值,只能在造紙廠的鍋爐裏燃燒。威斯康星大學麥迪遜分校土木與環境工程研究生米格爾?佩雷斯說:木質素可以做任何事情,除了錢。但他們可能不像他那樣了解諾沃森戈賓香香果子貍。來自GLBRC和威斯康辛能源研究所的土木和環境工程教授Daniel Noguera及其同事在《綠色化學》雜誌上發表了壹篇論文。

亞歷克斯·d是威斯康星大學麥迪遜分校的博士後研究員,他研究了壹個帶有N-芳香蘭花(黃色)條紋的盤子。飛機草是壹種土壤細菌,可以將壹種可再生資源(植物細胞中的木質素)轉化為石油基塑料的替代品。照片:GLBRC的切爾西·馬莫特研究如何利用N. aromatica將木質素轉化為更有價值的商品。諾格拉說:木質素是地球上除石油之外最豐富的芳香化合物來源。然而,眾所周知,這種龐大而復雜的木質素分子很難被有效地分解成有用的成分。進入細菌,這是第壹次分離,蓬勃發展的土壤富含芳香化合物,之後石油產品被汙染。芳香麝香是木質素中芳香烴的生物漏鬥,其他微生物在那裏挑肥揀瘦。它的獨特之處在於它可以將幾乎所有不同的木質素分解成更小的芳香烴。以前嘗試過的其他微生物可能能夠消化木質素中發現的幾種芳香化合物。當遇到這種微生物時,它已經能夠很好地降解許多化合物。這使得這種微生物非常有前途。

在其消化過程中,微生物將這些芳香化合物轉化為2-吡咯-4,6-二羧酸——更易於管理的名稱是PDC。通過從微生物中移除三個基因,研究人員將中間的PDC變成了這條線的末端。這些工程菌成為壹個漏鬥,不同的木質素進入其中,PDC流出。日本生物工程師已經使用PDC生產了各種材料,這些材料將對消費品有用。發現這種化合物的性能與PET聚合物中最常見的石油基添加劑的性能相同,甚至更好。PET聚合物包括塑料瓶和合成纖維,是目前世界上生產的最常見的聚合物。只要PDC更容易獲得,這將是壹種有吸引力的塑料替代品(在環境中自然分解,不會將激素類化合物滲透到水中)。

顯微鏡下,芳香麝香貓最初是從被石油產品汙染的土壤中分離出來的。當它遇到GLBRC的科學家時,它已經有了有益的胃口。他們對微生物的基因改造可能會啟動可再生塑料工業。圖片:GLBRC沒有工業過程可以做到這壹點,因為現有的路線很難實現PDC。但如果我們用纖維素制造生物燃料,生產木質素(以前燃燒的東西)可以有效地將木質素轉化為PDC,這可能會改變這種化合物的工業應用市場。目前,芳香果子貍的基因工程變異可以將木質素中至少59%的潛在有用化合物轉化為PDC。但這項新研究顯示出更大的潛力,佩雷斯的目標是進壹步控制微生物。如果這種管道能夠以足夠的速度和產量生產,它可能會創造壹個新的產業。