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日本科学家发现能为合成橡胶带来可再生资源的新生态方法

来源:橡胶技术网     发布时间:2021-10-14
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日本理研中心的四位研究人员发现了一种新的生态友好方法,它可以利用细菌制造出一种用于合成橡胶的化学物质,这将大大减少轮胎工业未来的环境足迹。每年,世界各地的工厂生产超1200万吨的有机化学物质1,3-丁二烯用于轮胎、粘合剂、密封剂和其他塑料和橡胶产品。1,3-丁二烯的生产过程是能源密集型的,依赖石油,而这会导致气候变化。

多年来,科学家们一直试图利用特别设计的微生物,从而可以从更环保的原料中制造1,3-丁二烯。但之前还没有人成功地将像葡萄糖这样的单糖在一个简单的步骤中转化成化学物质。


现在,通过改造细菌将葡萄糖转化为1,3-丁二烯,Yutaro Mori和他的三位同事设计出了一种可持续的橡胶和塑料生产方法。他们都在日本理化学研究所可持续资源科学中心。


“我们构建了一种新的人工代谢途径并直接从可再生资源--葡萄糖中生产1,3-丁二烯,”Mori说道。


据了解,日本理研所的团队通过关注生物制造过程的两个部分成功实现了这个长期追求的目标。他们首先设计了一种细菌酶,这种酶可以将一种生物化合物从葡萄糖转化为1,3-丁二烯。然后,研究人员修改了一种大肠杆菌菌株从而以使用这种酶并产生这种化学物质。由于1,3-丁二烯在室温下是一种气体,随着细菌继续分裂和生长,它很容易被捕获。


在进入工业黄金时期之前,这项技术还有一段路要走。日本理研研究所的研究小组成功地在每升微生物酿造液中合成了约2克1,3-丁二烯。要想在成本上跟以石油为基础的生产竞争,这种方法还需要更大的产量。


但通过一些额外的工程和优化,Mori相信他的团队将达到这个目标。他们现在正在进一步调整这种细菌的代谢途径以提高这种酶的效率。在跟横滨橡胶公司和Zeon公司的合作中,日本理研所团队也在扩大方案的规模以处理更多的微生物。


另外,研究人员还在探索利用微生物的力量从可再生资源中生产其他化学物质的方法。“在对酶工程和代谢工程进行进一步研究之后,我希望我们能在不久的将来为实现低碳社会和可持续的生物经济做出重大贡献,”Mori说道。


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