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Bakterien, die aus Pflanzen Plastik herstellen

11.03.2019

Erstellt Bakterien, die Kunststoff aus Pflanzen produzieren. Dabei handelt es sich um eine biologisch abbaubare Substanz, deren Herstellung mit Hilfe von Mikroorganismen günstiger sein dürfte als die Synthese von Analoga aus Öl. Der Rohstoff wird aus Holz als Altpapierproduktion gewonnen.

Im Gewebe von Bäumen, Sträuchern und Gräsern ist neben Zellulose auch Lignin enthalten. Es ist ein dreidimensionales Polymer, das hauptsächlich aus einer großen Anzahl von Phenylpropan (C9H10)-Molekülen besteht. In modernen Pflanzen sorgt es für mechanische Festigkeit, indem es Zellulosefasern zusammenhält, und versiegelt auch den Körper und seine Zellen.

Der Ligningehalt reicht von 38 % in einigen Nadelbäumen bis zu 20 % in Getreide. Es fällt bei der Papierherstellung an und wird zu 98 % direkt verbrannt. Der Rest wird zu Brennstoffbriketts verarbeitet oder sogar im Boden vergraben. Die Leute haben sich keine sinnvollere Anwendung dafür ausgedacht, aber Lignin schadet auch nicht. Die Substanz ist nicht giftig, aber es lohnt sich trotzdem nicht, in der Nähe ihrer Bestattungen zu leben - sie brennt sehr gut.

Die Schwierigkeit, etwas Nützliches aus Lignin herauszuholen, liegt in der Größe seines Moleküls. Es ist sehr groß und um aromatische Kohlenwasserstoffe daraus zu gewinnen, ähnlich denen, die im Öl so reichlich vorhanden sind, muss es in „Ziegel“ gespalten werden. Die moderne Chemie kann das natürlich, aber es ist schwierig und teuer. Es ist viel billiger, fertige Rohstoffe aus Öl zu gewinnen.

Eine Gruppe von Wissenschaftlern der American University of Wisconsin-Madison versuchte, dieses Problem zu lösen. Als Helfer lockten sie Novosphingobium aromaticivorans-Bakterien an, die für ihre atypischen gastronomischen Vorlieben berühmt sind. Zunächst isoliert von der mit Öl überschwemmten Erde, zeigte ihre Studie, dass sie eine Vielzahl aromatischer Kohlenwasserstoffe für ihre Zwecke verarbeiten können. Ihre Fähigkeiten reichten für Lignin.

Um Bakterien an das Geschäft anzupassen, entfernten Wissenschaftler drei Gene aus ihrem Genom, so dass eines der Zwischenprodukte der Zersetzung, das für den Menschen am besten geeignet ist, das endgültige wurde. Nachdem das Bakterium es erhalten hat, sendet es das Ergebnis nach draußen und fährt mit einer neuen Dosis Lignin fort.

Das Endergebnis dieser Forschung war eine Substanz mit dem unaussprechlichen Namen 2-Pyron-4,6-Dicarbonsäure, bei uns zum Glück besser bekannt als PDC. Es kann verwendet werden, um etwas anderes zu synthetisieren, oder es kann direkt angewendet werden. Derzeit beträgt die Gesamtausbeute von PDC 59 % der ursprünglichen Ligninmasse, aber die Autoren glauben, dass die Technologie verbessert werden kann.

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