Tulpina bacteriană detectată pentru producerea de bioplastice din nămolurile de epurare și apele uzate

Bacteriile Zobellella denitrificans ZD1 sunt alimentate cu nămol (ambele prezentate în eprubetă) pentru a produce bioplastice biodegradabile. Credit: Dr. Kung-Hui (Bella) Chu

Bacteriile tolerante la sare, cu pofta de mâncare, produc materiale plastice biodegradabile

Utilizând o tulpină bacteriană găsită în mangrove, cercetătorii din Texas A&M au descoperit o metodă durabilă și costisitoare de producere a materialelor bioplastice din nămoluri de epurare și canalizare.

Statele Unite generează șapte milioane de tone de nămol de canalizare pe an, suficient pentru a umple 2.500 de bazine olimpice. În timp ce o parte din aceste deșeuri sunt repoziționate pentru îngrășăminte și alte aplicații pentru sol, o cantitate semnificativă este încă aruncată în gropile de gunoi. Într-un nou studiu, cercetătorii de la Universitatea Texas A&M au descoperit o modalitate eficientă de utilizare a nămolurilor reziduale pentru fabricarea materialelor plastice biodegradabile.

În numărul din septembrie al revistei American Chemical Society (ACS) Omega, cercetătorii raportează că bacteriile Zobellella Denitrifiers ZD1, care se găsește în mangrove, poate consuma nămoluri și ape uzate pentru a produce polihidroxiburați, un tip de biopolimer care poate fi utilizat în locul plasticelor pe bază de petrol. Pe lângă reducerea poverii asupra depozitelor de deșeuri și a mediului, au spus cercetătorii Zobellella Denitrifiers ZD1 oferă o modalitate de a reduce costurile din amonte pentru producția de bioplastice, un pas spre a le face să aibă prețuri mai competitive față de materialele plastice obișnuite.

„Prețul materiilor prime pentru cultivarea bacteriilor care produc biopolimeri constituie 25-45% din costul total de producție al producției de bioplastice. „Evident, acest cost poate fi mult redus dacă putem folosi o resursă alternativă mai ieftină și mai ușor accesibilă”, a declarat Kung-Hui (Bella) Chu, profesor la Departamentul de Inginerie Civilă și Mediu Zachry. o modalitate posibilă de a utiliza nămolul municipal activat de apele uzate agricole și apele uzate industriale și acvacultura pentru a produce materiale plastice biodegradabile. În plus, tipul bacterian nu necesită procese detaliate de sterilizare pentru a preveni contaminarea microbiană a reducând în continuare costurile de operare și producere a materialelor plastice. “

Polihidroxibutiratul, o clasă în evoluție de bioplastice, este produs de unele specii bacteriene atunci când experimentează un dezechilibru de nutrienți în mediul lor. Acest polimer acționează ca o rezervă de energie suplimentară pentru bacterii, similar cu depunerile de grăsime la animale. În special, abundența surselor de carbon și epuizarea azotului, a fosforului sau a oxigenului determină bacteriile să-și consume în mod necorespunzător sursele de carbon și să producă polihidroxiburat ca răspuns la stres.

Un astfel de mediu care poate forța bacteriile să producă polihidroxiburați este glicerina brută, un produs secundar al producției de biodiesel. Glicerina brută este bogată în carbon și nu are azot, ceea ce o face o materie primă adecvată pentru producția de bioplastice. Cu toate acestea, glicerina brută conține impurități precum acizi grași, săruri și metanol, care pot inhiba creșterea bacteriană. La fel ca glicerina brută, nămolul de apă uzată conține, de asemenea, aceeași cantitate de acizi grași și săruri. Chu a spus că efectele acestor acizi grași asupra creșterii bacteriilor și, în consecință, producția de polihidroxiburat nu au fost încă explorate.

“Există o serie de specii bacteriene care produc polihidroxiburat, dar doar câteva care pot supraviețui în medii cu conținut ridicat de sare și chiar mai puține dintre aceste tulpini pot produce polihidroxiburat din glicerină pură”, a spus Chu. Am analizat posibilitatea dacă aceste tulpini tolerante la sare ar putea crește chiar în glicerină brută și în apele uzate.

Pentru studiul lor, Chu și echipa ei au ales-o Zobellella Denitrifiers ZD1, al cărui habitat natural este apele sărate de mangrove. Apoi au testat creșterea și capacitatea acestor bacterii de a produce polihidroxiburat în glicerină pură. Cercetătorii au repetat, de asemenea, aceleași experimente cu alte tulpini bacteriene despre care se știe că produc polihidroxiburatat. L-au găsit Zobellella Denitrifiers DZ1 a reușit să prospere cu glicerină pură și a produs cantitatea maximă de polihidroxiburat proporțional cu greutatea sa fără apă.

Apoi, echipa a testat creșterea și capacitatea Zobellella Denitrifiers ZD1 pentru a produce polihidroxiburat în glicerol care conține sare și acizi grași. Au descoperit că, chiar și în aceste condiții, a produs polihidroxiburee în mod eficient, chiar și în condiții nutriționale echilibrate. Când au repetat experimentele pe probe de apă reziduală sintetică de înaltă rezistență și nămol de canalizare activat, au descoperit că bacteriile erau încă capabile să producă polihidroxiburați, deși în cantități mai mici decât în ​​glicerol brut.

Chu a remarcat că folosirea pârghiilor Zobellella Denitrifiers Se pot evita toleranța ZD1 pentru mediile saline, procesele de sterilizare costisitoare necesare în mod normal atunci când se lucrează cu alte tulpini de bacterii.

Zobellella Denitrifiers Preferința naturală a ZD1 pentru salinitate este fantastică, deoarece, dacă este necesar, putem ajusta compoziția chimică a deșeurilor prin simpla adăugare de săruri comune. „Acest mediu ar fi toxic pentru alte tipuri de bacterii”, a spus ea. „Așadar, oferim o metodă durabilă de realizare a materialelor bioplastice, cu un cost redus, și o altă modalitate de reutilizare a deșeurilor costisitoare de deșeuri biologice”.

Referință: „De la deșeuri organice la bioplastice: Fezabilitatea producției de poliester nesteril (3-hidroxiburatat) de către Zobellella Denitrifiers ZD1 ″ de Fahad Asiri, Chih-Hung Chen, Myung Hwangbo, Yiru Shao și Kung-Hui Chu, 17 septembrie 2020, American Chemical Society Omega.
DOI: 10.1021 / acsomega.9b04002

Alți participanți la această cercetare includ Fahad Asiri, Chih-Hung Chen, Myung Hwangbo și Yiru Shao de la Departamentul de Inginerie Civilă și de Mediu din Texas A&M.

Această cercetare este susținută de Institutul Kuwait pentru Cercetare Științifică, Ministerul Kuwait al Învățământului Superior și burse de la Ministerul Științei și Tehnologiei din Taiwan.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

„Fantomele fungice” protejează pielea, țesăturile de toxine, radiații

Fantomele fungice sunt create prin cioplirea materialului biologic din celulele fungice. Credit: Laboratorul Nathan Gianneschi / Universitatea Northwestern Inspirată de ciupercă, noua formă de...

Rezolvarea misterului genetic din centrul epidemiei COVID-19

Această imagine cu microscop electronic cu scanare arată barza-covy-2 care se ridică de la suprafața celulelor cultivate (albastru / roz) în laborator 2 credite:...

Realizarea de materiale 2D pentru o rotire

Ilustrarea conceptului de artă computerizată Spintronic. Oamenii de știință de la Universitatea Tsukuba și Institutul de Fizică la Înaltă Presiune creează un nou tranzistor de...

Doi astronauți. Două zile senine. Două perspective minunate.

23 mai 2012 Doi astronauți. Două zile senine. Două priveliști minunate în jurul acoperișului lumii. Astronauții de la Stația Spațială Internațională (ISS) au făcut...

Factor cheie identificat care face ca viermii să se simtă plini – Un factor similar poate gestiona sentimentele de completitudine la oameni

SKN-1B marcat cu GFP poate fi văzut în doi neuroni capi chimio-senzoriali. SKN-1B acționează în acești neuroni pentru a simți alimentele și pentru...

Newsletter

Subscribe to stay updated.