新研究,细菌可将塑料废物转化为香草调味料
植提桥-Tony 2022-09-06 426
新研究 二酯
塑料废弃物也可成为高附加值的活性“分子”原料。

编译:Tony


近期,爱丁堡大学的研究人员发现了一种实验室设计的大肠杆菌菌株,可以可持续地将废弃塑料转化为香草醛,这是一种香草调味料成分,目前该项研究结果已经发表在《绿色化学》杂志上。

该项研究的第一作者、生物技术和生物科学研究委员会(BBSRC)研究员Joanna Sadler表示,这是将废弃的聚对苯二甲酸乙二酯(PET)塑料生物升级为单一“增值”小分子的案例。

香草醛是提取香草豆的主要成分,在调味料中提供香草的味道和气味。除食品外,它还广泛用于化妆品、药品、清洁用品和除草剂。Grand View Research数据显示,2018年全球对香草醛的需求超过37,000吨,预计到2025年将超过59,000吨,整个市场规模将达7.34亿美元。

                                                                                 01 塑料危机的解决方案

常见的塑料主要由石油和天然气等不可再生材料制成,每年产生约5000万吨PET废料,导致塑料污染和严重的环境影响。随着科学家们纷纷为全球使用大量PET开发新的和改进的回收工艺,包括食品和饮料包装,这一发现可能为全球日益严重的塑料危机提供“解决方案”。

研究人员强调,迫切需要开发技术来评估消费后PET废物的价值,以解决塑料污染并迈向循环经济。虽然已经报道PET降解和回收技术,但主要集中在重新利用所得单体以生产更多PET或其他第二代材料。

                                                                               02 大肠杆菌转化为香草醛

研究人员开发出将PET聚合物分解成对苯二甲酸的“酶”。

通过在实验室为大肠杆菌设计一种新的生物合成途径,研究人员开发了一种在“一步法”中将苯二甲酸直接从“消费后塑料废物”转化为香草醛的技术工艺。工艺优化后,能够实现79%的苯二甲酸转化为香草醛。

这种转化率比优化前的实验数据提高157倍,并强调这一高百分比的关键是“生物转化温度、细胞通透性和使用(原位产物去除)来增加向香草醛的通量。

该反应“温和,使用由可再生原料生产的全细胞催化剂,在环境条件(室温,pH5.5-7)下,在水性介质中发生,不需要额外的辅助因子或试剂,也不会产生危险废物。

                                                                         03 将塑料视为原料,而不是废物

未来的研究将集中在通过进一步的应变工程、工艺优化和将途径扩展到其他代谢物来强化这一过程。从根本上说,这项研究工作证实了消费后塑料可能不被视为废物,而是作为碳资源和原料来生产高价值和工业相关材料和小分子的理念。

英国皇家化学学会出版编辑Ellis Crawford博士表示,利用微生物将对环境有害的废塑料变成一种重要的商品和平台分子,在化妆品和食品中具有广泛的应用,这是“绿色化学的典型示范”。

文章来源:《绿色化学》杂


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