Senzační novinka v energetickém průmyslu: v Japonsku byl objeven materiál, který může nahradit ropu a být použit k výrobě plastů.

Nutnost hledat řešení, která by mohla nahradit ropu ve výrobě plastů, vedla několik výzkumných skupin k zahájení studia inovativních biologických metod. Tyto strategie jsou zaměřeny na snížení znečištění životního prostředí a závislosti na fosilních palivech, jakož i na zajištění čistších a efektivnějších průmyslových procesů .

Mezi zkoumané přístupy patří technologie bioprodukce, které kombinují bakterie, enzymy a specializované živiny k získání sloučenin s vlastnostmi podobnými plastům. Zavedení těchto metod vyžaduje změny ve výrobním řetězci a použití metod udržitelné výroby materiálů .

Jaký materiál může nahradit ropu při výrobě plastů?

Materiál vyvinutý japonskými vědci je pyridindikarbonová kyselina (PDCA) – sloučenina, která může nahradit ropu při výrobě plastů. Získává se pomocí bakterií a enzymů, které přeměňují živiny, jako je glukóza, na biologicky rozložitelný monomer.

Jeho chemická struktura, založená na pyridinovém kruhu se dvěma karboxylovými skupinami, umožňuje nahradit monomery ropného původu při výrobě PET bez tvorby velkého množství toxického odpadu.

PDCA se vyznačuje schopností integrovat se do průmyslových procesů ekologičtějším způsobem než běžné polymery, ačkoli jeho velkovýroba byla dosud omezena nízkou produktivitou a ekologicky škodlivými vedlejšími produkty.

Role biotechnologie v tomto japonském objevu

Výzkumníkům z univerzity v Kóbe se podařilo zlepšit syntézu PDCA pomocí Escherichia coli , čímž se produktivita zvýšila sedmkrát ve srovnání s předchozími metodami. Byly použity následující biotechnologické procesy:

• Bakterie se živily glukózou a byly vylepšeny pomocí specifických enzymů.
• Tento proces výrazně snížil tvorbu toxického odpadu.
• Buněčný metabolismus se používá k zavedení dusíku a vytvoření spojení od začátku do konce.

Bioinženýr Tsutomu Tanaka, odpovědný za projekt, vysvětlil: „Chceme využít buněčný metabolismus k výrobě sloučeniny bez tvorby nežádoucích vedlejších produktů.“

Tento přístup potvrzuje, že biologická výroba se může stát účinnou alternativou k nahrazení ropy v plastikářském průmyslu.

Technická řešení výrobních problémů

Během počátečních testů byl zjištěn škodlivý vedlejší produkt, který narušoval stabilitu procesu. K řešení tohoto problému vědci zavedli následující postupy:

• Do kultury byl přidán pyruvát.
• Byly upraveny podmínky růstu bakterií.
• K neutralizaci vznikajícího peroxidu vodíku byly přidány sloučeniny.

Ačkoli tato opatření stabilizovala výrobu, zůstávají pochybnosti o jejich ekonomické účelnosti ve velkém měřítku, což je klíčový problém pro masové využití PDCA v průmyslu.

Použití PDCA a jak může nahradit ropu

Pyridindikarbonová kyselina patří do rodiny heterocyklických sloučenin, které nacházejí různé použití ve výzkumu a chemické syntéze:

• Dipikolinová kyselina (pyridin-2,6-dikarbonová kyselina): tepelně stabilní chelatační činidlo pro kovy, jako je chrom, zinek a měď.
• Dinikotinová kyselina (pyridin-3,5-dikarbonová kyselina): meziprodukt ve farmaceutické a organické syntéze.
• 2,4-pyridindikarbonová kyselina: používá se při vývoji léčiv a výzkumu v oblasti boje proti metastázám.

V případě PDCA je jeho hlavním průmyslovým použitím nahrazení monomerů ropného původu při výrobě PET, což umožňuje snížit dopad na životní prostředí a množství ekologicky škodlivého odpadu.

Objev PDCA činí biologickou výrobu spolehlivou alternativou k používání ropných produktů. Zavedení této metody do výroby plastů umožní:

• Výrobu odolnějších a ekologicky čistších plastů.
• Snížení množství toxického odpadu vznikajícího při tradiční výrobě.
• Optimalizaci průmyslových procesů prostřednictvím kontrolovaných metabolických cest.

Ačkoli pro velkovýrobu pyridindikarbonové kyseliny jsou stále zapotřebí technická a ekonomická vylepšení, představuje významný krok vpřed v hledání alternativ, které mohou nahradit ropu a snížit globální znečištění plasty.