I microbi possono essere usati per coltivare bioplastiche, un'alternativa sostenibile alla plastica tradizionale. Credito:Shutterstock
L'elettricità raccolta dal sole o dal vento può essere utilizzata in modo intercambiabile con l'energia proveniente da fonti di carbone o petrolio. Oppure l'elettricità prodotta in modo sostenibile può essere trasformata in qualcosa di fisico e utile. I ricercatori in Arts &Sciences della Washington University di St. Louis hanno scoperto come fornire elettricità ai microbi per farli crescere veramente verdi, plastica biodegradabile, come riportato in Giornale di microbiologia industriale e biotecnologia.
"Mentre il nostro pianeta è alle prese con il rampante, uso di plastica a base di petrolio e rifiuti di plastica, trovare modi sostenibili per produrre bioplastiche sta diventando sempre più importante. Dobbiamo trovare nuove soluzioni, " disse Arpita Bose, assistente professore di biologia in Arts &Sciences.
L'energia rinnovabile rappresenta attualmente circa l'11% del consumo energetico totale degli Stati Uniti e circa il 17% della produzione di elettricità.
Uno dei problemi principali con l'elettricità rinnovabile è lo stoccaggio di energia:come raccogliere l'energia generata durante le ore di sole e vento, e tienilo per quando è buio e immobile. Le bioplastiche sono un buon uso per quella potenza "extra" da fonti intermittenti, Bose suggerisce, in alternativa allo stoccaggio della batteria, e invece di usare quell'energia per produrre un diverso tipo di carburante.
Il suo laboratorio è tra i primi a utilizzare l'elettrosintesi microbica per ottenere un polimero chiamato poliidrossibutirrato (PHB) da microbi che mangiano elettricità. La plastica che stanno realizzando è "sostenibile, a emissioni zero e a basso costo, " ha detto Bose.
"Una delle maggiori sfide nella produzione di bioplastica è l'input del substrato, che incide sui costi, " disse Tahina Ranaivoarisoa, un tecnico di ricerca nel laboratorio di Bose e primo autore del nuovo articolo. "Un batterio versatile come R. palustris TIE-1, che può utilizzare efficacemente solo anidride carbonica, la luce e gli elettroni dell'elettricità o del ferro per la produzione di bioplastica ampliano i substrati che potrebbero essere utilizzati nella produzione di bioplastica".
Le aree chiare in questa cella sono un polimero chiamato poliidrossibutirrato, che è stato coltivato da cellule TIE-1 usando solo la luce, anidride carbonica e ferro solubile. Credito:laboratorio Bose
In un articolo correlato sulla rivista Bioelettrochimica , Il team di ricerca di Bose ha illustrato come TIE-1 interagisce con varie forme di ferro utilizzando anche l'elettricità come fonte di elettroni. I ricercatori sono stati in grado di migliorare i tassi di produzione di PHB rivestendo manualmente gli elettrodi utilizzati dai microbi con uno speciale tipo di ruggine, che ha aumentato il loro consumo di elettricità.
Bose ritiene che le bioplastiche di derivazione microbica abbiano un ruolo futuro da svolgere nello spazio, dove gli astronauti potrebbero utilizzare la tecnologia della stampante 3D per fabbricare i propri strumenti invece di trasportare tutto ciò che è già pronto dalla Terra.
"Le nostre osservazioni aprono nuove porte per la produzione sostenibile di bioplastica non solo in ambienti con risorse limitate sulla Terra, ma anche durante l'esplorazione dello spazio e per l'utilizzo delle risorse in situ su altri pianeti, " ha detto Bose.
