بكتيريا تحوّل ثاني أوكسيد الكربون إلى بلاستيك حيوي
يمكن لبكتيريا معروفة أن تحول ثاني أوكسيد الكربون من الهواء إلى بلاستيك حيوي، وتعالج مشكلتين عالميتين في خطوة واحدة سريعة، باستخدام نظام نموذجي أولي صممه مهندسون كيميائيون في كوريا. وجذبت البكتيريا التي تتغذى على البلاستيك، القادرة على تحطيم النفايات البلاستيكية في غضون ساعات، الكثير من الاهتمام مؤخرا كحل مجهري لمشكلة البلاستيك المتنامية في العالم.
إن البحث عن طرق جديدة لصنع البلاستيك من مصادر أخرى غير النفط الخام ومشتقاته أمر حيوي أيضا لتقليل اعتمادنا على الوقود الأحفوري. والبوليمرات البلاستيكية عبارة عن سلاسل طويلة من الوحدات الفرعية المكررة المتشابكة معا، وغالبا ما يكون العمود الفقري لهذه السلاسل هو ذرات الكربون.
وتمسك العديد من المهندسين الكيميائيين بالفكرة الساطعة القائلة بأن المستويات المتزايدة من ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي للأرض يمكن أن تكون موردا غير مستغل لصنع البلاستيك أو المنتجات الأخرى القائمة على الكربون، مثل وقود الطائرات أو الخرسانة - إذا تمكنا فقط من التقاط ثاني أكسيد الكربون من الهواء وصنع شيئا منه.
وتتمثل إحدى طرق تحويل غاز ثاني أكسيد الكربون إلى مركبات أخرى مفيدة تحتوي على الكربون عن طريق حقن الكهرباء في تفاعل يسمى التحليل الكهربائي. لكن هذه الطريقة، رغم أنها واعدة، إلا أنها تنتج في الغالب مركبات بداية قصيرة السلسلة تتكون من ذرة كربون واحدة إلى ثلاث ذرات كربون. ويعد صنع المواد الكيميائية ذات سلاسل الكربون الأطول من ثاني أكسيد الكربون مهمة أصعب وأكثر فاعلية. وفي هذا الجهد الجديد، طور فريق من المهندسين الكيميائيين في المعهد الكوري المتقدم للعلوم والتكنولوجيا (KAIST) نظاما من جزأين لتحويل ثاني أكسيد الكربون إلى نوع شائع من البلاستيك الحيوي بمساعدة نوع بكتيري يسمى Cupriavidus necator. والخطوة الأولى في النظام هي المحلل الكهربائي الذي يحول غاز ثاني أكسيد الكربون إلى فورمات. ثم يتم إدخالها في خزان التخمير، حيث تعمل البكتيريا.
وفي هذه الحالة، يلتهم C. necator المادة الخام للفورمات من تفاعل التحليل الكهربائي وحبيبات مخزون PHB - والتي يمكن بعد ذلك استخلاصها من الخلايا المحصودة. ويدور نفس المحلول بين تفاعل التحليل الكهربائي وخزان التخمير، مع وجود غشاء يفصل بين الغرفتين بحيث يتم عزل البكتيريا عن المنتجات الثانوية لتفاعل التحليل الكهربائي.