Un team di scienziati della Texas A&M AgriLife Research ha sviluppato un sistema che utilizza l'anidride carbonica, CO₂ , per produrre plastiche biodegradabili, o bioplastiche, che potrebbero sostituire le plastiche non degradabili utilizzate oggi. La ricerca affronta due sfide:l'accumulo di plastica non degradabile e la bonifica delle emissioni di gas serra.

Pubblicato il 28 settembre in Chimica , la ricerca è stata una collaborazione di Susie Dai, Ph.D., professore associato presso il Texas A&M Department of Plant Pathology and Microbiology, e Joshua Yuan, Ph.D., in precedenza con il Texas A&M Department of Plant Pathology and Microbiology come presidente per la biologia sintetica e i prodotti rinnovabili e ora professore e cattedra Lopata presso la Washington University di St. Louis Department of Energy, Environmental and Chemical Engineering.

Creare bioplastiche

Dai ha affermato che la plastica a base di petrolio di oggi non si degrada facilmente e crea un enorme problema negli ecosistemi e, in definitiva, negli oceani.

Per affrontare questi problemi, i ricercatori del Texas A&M College of Agriculture and Life Sciences e i loro team hanno lavorato per quasi due anni per sviluppare un sistema integrato che utilizza CO₂ come materia prima per la crescita dei batteri in una soluzione nutritiva e la produzione di bioplastiche. Hanno contribuito al lavoro Peng Zhang, Ph.D., ricercatore post-dottorato, e Kainan Chen, studente di dottorato, entrambi del Dipartimento di patologia vegetale e microbiologia del Texas A&M. La Texas A&M University System ha depositato una domanda di brevetto per il sistema integrato.

"Il biossido di carbonio è stato utilizzato insieme ai batteri per produrre molte sostanze chimiche, comprese le bioplastiche, ma questo design produce un flusso fluido e altamente efficiente attraverso il nostro gasdotto dal biossido di carbonio alle bioplastiche", ha affermato Dai.

"In teoria, è una specie di treno con unità collegate tra loro", ha detto Dai. "La prima unità utilizza l'elettricità per convertire l'anidride carbonica in etanolo e altre molecole a due atomi di carbonio, un processo chiamato elettrocatalisi. Nella seconda unità, i batteri consumano l'etanolo e le molecole di carbonio per diventare una macchina per produrre bioplastiche, che sono diverse dalle polimeri plastici a base di petrolio più difficili da degradare."

Cattura e riutilizzo di CO₂ rifiuti

Utilizzando CO₂ nel processo potrebbe anche aiutare a ridurre le emissioni di gas serra. Molti processi di produzione emettono CO₂ come prodotto di scarto.

"Se riusciamo a catturare l'anidride carbonica di scarto, riduciamo le emissioni di gas serra e possiamo utilizzarla come materia prima per produrre qualcosa", ha affermato Dai. "Questa nuova piattaforma ha un grande potenziale per affrontare le sfide della sostenibilità e trasformare il design futuro della riduzione dell'anidride carbonica."

Il principale punto di forza della nuova piattaforma è una velocità di reazione molto più rapida rispetto alla fotosintesi e una maggiore efficienza energetica.

"Stiamo espandendo la capacità di questa piattaforma ad ampie aree di prodotti come carburanti, prodotti chimici di base e materiali diversi", ha affermato Dai. "Lo studio ha dimostrato il progetto per la 'produzione biologica decarbonizzata' che potrebbe trasformare il nostro settore manifatturiero."

Espansione degli impatti futuri

Dai ha affermato che attualmente le bioplastiche sono più costose delle plastiche a base di petrolio. Ma se la tecnologia avrà abbastanza successo da produrre bioplastiche su scala economica, le industrie potrebbero sostituire i tradizionali prodotti in plastica con quelli che hanno un minor impatto ambientale negativo. Inoltre, mitigando CO₂ anche le emissioni dei settori energetici come il gas e gli impianti elettrici sarebbero un vantaggio.

"Questa innovazione apre la porta a nuovi prodotti se il batterio è progettato per consumare molecole derivate dall'anidride carbonica e produrre prodotti target", ha affermato Dai. "Uno dei vantaggi di questo design è che le condizioni in cui crescono i batteri sono miti e adattabili alle condizioni su scala industriale". + Esplora ulteriormente

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