Nguồn: SpecialChem

Điện năng thu được từ ánh sáng mặt trời hoặc gió có thể được sử dụng thay thế cho điện từ than đá hoặc dầu mỏ. Hoặc điện được sản xuất bền vững có thể được chuyển đổi thành những thứ hữu hình và hữu ích. Các nhà nghiên cứu tại Khoa Nghệ thuật & Khoa học của Đại học Washington ở St. Louis đã tìm ra cách cung cấp điện cho vi khuẩn để sản xuất nhựa phân hủy sinh học thực sự xanh, như được báo cáo trong Tạp chí Vi sinh công nghiệp và Công nghệ sinh học.

Giải pháp thay thế bền vững cho nhựa truyền thống         

“

“Khi hành tinh của chúng ta đang vật lộn với tình trạng sử dụng nhựa có nguồn gốc từ dầu mỏ tràn lan và rác thải nhựa, việc tìm ra những cách bền vững để sản xuất nhựa sinh học ngày càng trở nên quan trọng hơn. Chúng ta phải tìm ra những giải pháp mới”, Arpita Bose, phó giáo sư sinh học tại Khoa Nghệ thuật & Khoa học cho biết.

Năng lượng tái tạo hiện chiếm khoảng 11% tổng mức tiêu thụ năng lượng của Hoa Kỳ và khoảng 17% sản lượng điện.

Một trong những vấn đề chính với điện tái tạo là lưu trữ năng lượng: làm thế nào để thu thập điện được tạo ra trong những giờ nắng và gió, và giữ lại khi trời tối và tĩnh lặng. Bose gợi ý rằng nhựa sinh học là một cách sử dụng tốt cho nguồn điện “thừa” đó từ các nguồn không liên tục — như một giải pháp thay thế cho việc lưu trữ pin và thay vì sử dụng năng lượng đó để tạo ra một loại nhiên liệu khác.

Điện tổng hợp vi khuẩn để tạo ra PHB

Phòng thí nghiệm của cô là một trong những phòng thí nghiệm đầu tiên sử dụng điện tổng hợp vi khuẩn để thu thập một loại polyme có tên là polyhydroxybutyrate (PHB) từ các vi khuẩn ăn điện. Bose cho biết loại nhựa mà họ đang sản xuất là “bền vững, trung tính carbon và giá thành thấp”.

“Một trong những thách thức lớn trong sản xuất nhựa sinh học là đầu vào chất nền, ảnh hưởng đến chi phí”, Tahina Ranaivoarisoa, một kỹ thuật viên nghiên cứu tại phòng thí nghiệm Bose và là tác giả đầu tiên của bài báo mới cho biết. “Một loại vi khuẩn đa năng như R. palustris TIE-1 — có thể sử dụng hiệu quả carbon dioxide, ánh sáng và electron từ điện hoặc sắt để sản xuất nhựa sinh học — mở rộng các chất nền có thể được sử dụng trong sản xuất nhựa sinh học”.

Nhựa sinh học từ vi khuẩn

Các vùng sáng trong tế bào này là một loại polyme có tên là polyhydroxybutyrate, được nuôi cấy bởi các tế bào TIE-1 chỉ sử dụng ánh sáng, carbon dioxide và sắt hòa tan.

Trong một bài báo liên quan trên tạp chí Bioelectrochemistry, nhóm nghiên cứu của Bose đã minh họa cách TIE-1 tương tác với nhiều dạng sắt khác nhau trong khi vẫn sử dụng điện làm nguồn electron. Các nhà nghiên cứu đã có thể cải thiện tốc độ sản xuất PHB bằng cách phủ thủ công các điện cực mà vi khuẩn sử dụng bằng một loại gỉ đặc biệt, giúp tăng khả năng hấp thụ điện của chúng.

Khám phá không gian

Bose tin rằng nhựa sinh học có nguồn gốc từ vi sinh vật có vai trò trong tương lai trong không gian, nơi các phi hành gia có thể sử dụng công nghệ máy in 3-D để sản xuất các công cụ của riêng họ thay vì vận chuyển mọi thứ đã làm sẵn từ Trái đất.

Bose cho biết: “Những quan sát của chúng tôi mở ra cánh cửa mới cho sản xuất nhựa sinh học bền vững không chỉ trong môi trường hạn chế tài nguyên trên Trái đất mà còn trong quá trình khám phá không gian và sử dụng tài nguyên tại chỗ trên các hành tinh khác”.