Використання біокаталізу для виробництва біопластиків

У цій короткій статті пояснюється, що таке біокаталіз, його значення та як його можна використовувати на благо людства та навколишнього середовища.

Метою цієї короткої статті є усвідомити читача важливість біокаталізу та те, як його можна використовувати на благо людства та навколишнє середовище. Біокаталіз відноситься до використання біологічних агентів, будь то ферменти або живі організми для каталізації хімічних реакцій. Використовувані ферменти можуть бути в ізольованій формі або експресуватися в живому організмі, коли організм використовується для каталізації такої реакції. Перевага використання ферментів і живих організмів полягає в тому, що вони дуже специфічні і не дають неспоріднених продуктів, що спостерігається при використанні хімічних речовин для проведення таких реакцій. Ще одна перевага полягає в тому, що ферменти та живі організми працюють у менш суворих умовах і є екологічно чистими, на відміну від хімічних речовин, які використовуються для таких перетворень.

Процес каталізації реакції за допомогою ферментів і живих організмів відомий як біотрансформація. Такі реакції біотрансформації відбуваються не лише in vivo в організмі людини (переважним органом є печінка; де цитохром P450 використовується для перетворення ксенобіотиків у води розчинні сполуки, які можна виводити з організму), але також можуть бути використані ex vivo за допомогою мікробних ферментів для здійснення реакцій, які є корисними для людства.

Існує безліч шляхів біокаталізу¹ і реакції біотрансформації можуть бути використані для користі для людини та навколишнього середовища. Однією з таких областей, яка гарантує використання такої технології, є виробництво пластик матеріал, будь то для виробництва пакетів, банок, пляшок або будь-якої подібної тари (контейнерів), виготовленої хімічним шляхом пластики становлять величезну загрозу для біорізноманіття навколишнього середовища та не піддаються біологічному розкладанню. Вони накопичуються в навколишньому середовищі і не можуть легко позбутися. Використання ферментів і живих організмів для виробництва біопластика, пластики які легко піддаються біологічному розкладанню та не становлять загрози навколишньому середовищу, значною мірою допоможуть не лише зменшити кількість пластикових відходів, отриманих хімічним шляхом, але й допоможуть зберегти екосистеми та запобігти вимиранню нашої флори та фауни. Біорозкладні контейнери, виготовлені з біопластику, знайдуть застосування в кількох галузях промисловості, таких як сільськогосподарська промисловість, упаковка харчових продуктів, напоїв і фармацевтика.

Сьогодні існує безліч технологій виробництва біопластику^2-4. Деякі з них були підтверджені в лабораторії, а інші ще знаходяться на стадії дитинства. Дослідники у всьому світі працюють над такими технологіями, щоб зробити їх економічно ефективними⁵ і масштабовані, щоб їх можна було використовувати для виробництва біопластику в промислових умовах. Цей біопластик зрештою може замінити хімічно виготовлений пластики.

DOI: https://doi.org/10.29198/scieu1901 

***

Джерела

1. Pedersen JN та ін. 2019. Генетичні та хімічні підходи до інженерії поверхневого заряду ферментів та їх застосування в біокаталізі: огляд. Biotechnol Bioeng. https://doi.org/10.1002/bit.26979

2. Fai Tsang Y et al. 2019. Виробництво біопластику шляхом валоризації харчових відходів. Environment International. 127 https://doi.org/10.1016/j.envint.2019.03.076

3. Коста С.С. та ін. 2019. Мікроводорості як джерело полігідроксиалканоатів (PHA) – огляд. Int J Biol Macromol. 131. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2019.03.099

4. Johnston B et al. 2018. Мікробне виробництво полігідроксиалканоатів із відходів полістиролових фрагментів, отриманих за допомогою окисної деградації. Полімери (Базель). 10(9). https://doi.org/10.3390/polym10090957

5. Poulopoulou N et al. 2019. Дослідження інженерних біопластів нового покоління: суміші полі(алкіленфураноат)/полі(алкілентерефталат) (PAF/PAT). Полімери (Базель). 11(3). https://doi.org/10.3390/polym11030556

ПРО АВТОРА

Раджєв Соні PhD (Кембридж)

Dr Раджєв Соні отримав ступінь доктора філософії з молекулярної біології в Кембриджському університеті, де він був науковцем Кембриджа Неру та Шлюмберже. Він є досвідченим фахівцем у галузі біотехнологій і займав декілька керівних посад в наукових колах та промисловості.

Погляди та думки, висловлені в блогах, належать виключно авторам та іншим учасникам, якщо такі є.