Бактерии превращают древесные отходы в полиэстеры
Американские ученые из Висконсинского университета в Мэдисоне опубликовали научную работу по использованию генномодифицированных бактерий для переработки лигнина (побочного продукта целлюлозно-бумажной промышленности) в вещество, являющееся основой для создания полиэстеров. Результаты эксперимента опубликованы в журнале Green Chemistry.
Ученые отмечают экологическую составляющую своих научных поисков. Влияние использования ископаемых углеводородов на мировую окружающую среду, а также их конечность, стимулируют человечество к поиску новых стратегий по грамотному использованию возобновляемых ресурсов. Биотехнологии, в частности получение топлива и химикатов из растительной биомассы сегодня считается одним из наиболее перспективных и экономически жизнеспособных подходов к решению проблемы.
Лигнин – это сложное полимерное соединение, которое содержится в клетках большинства сосудистых растений (деревьях, кустарниках и т.п.). Количество лигнина в различных типах древесины варьируется в диапазоне от 18% до 50%. Чтобы понимать, о каком веществе идет речь, достаточно вспомнить запах старой книги: в значительной степени за него ответственен именно разлагающийся лигнин. В целом, он считается довольно ценным производственным сырьем, но из-за сложности и высокой стоимости его переработки значительная часть получаемого сегодня лигнина уничтожается.
Деполимеризация лигнина биологическим или химическим способом приводит к образованию гетерогенных смесей низкомолекулярных ароматических соединений. Для своих целей в рамках этой работы ученые использовали бактерии Novosphingobium aromaticivorans. После удаления нескольких участков генома эти организмы стали преобразовывать ароматические соединения растительного происхождения в 2-пирон-4,6-дикарбоновую кислоту (PDC), которая является прекурсором полиэстеров. До генной модификации бактерий это вещество было лишь промежуточным продуктом их деятельности, а после – стало конечным.
Разработанный учеными штамм бактерий перерабатывал продукты деполимеризации лигнина в PDC с выходом в диапазоне от 22% до 100%. В частности, при работе с продуктами, полученными в результате химической деполимеризации тополиного лигнина, в PDC удалось переработать 59% ароматических соединений от первоначального объема.
Ученые убеждены, что нашли бактерии, обладающие идеальными характеристиками для их использования в промышленной переработке продуктов деполимеризации лигнина в PDC, из которого, в свою очередь, можно делать множество разнообразных полезных материалов для массового потребителя. Например, PDC можно использовать в производстве аналогов пластмассовых бутылок и синтетических тканей. Более того, эта продукция должна быть более безопасной для окружающей среды