hemicals zijn overal om ons heen. Ze zijn cruciaal in allerlei industrieën, van landbouw tot voeding tot cosmetica. De meeste mensen denken weinig na over hoe deze chemicaliën worden gemaakt - en zeer weinigen zouden de chemische industrie als een bijdrage aan de afhankelijkheid van onze samenleving van olie beschouwen. Maar het is.
Historisch is aardolie gebruikt om de chemicaliën te ontwikkelen die nodig zijn voor producten zoals pesticiden, voedingssupplementen en make-up. Hoewel veel van de bouwstenen die nodig zijn om deze chemicaliën te maken van nature voorkomen, is het moeilijk en kostbaar gebleken om die natuurlijke materialen te gebruiken en ze te gebruiken in grootschalige industriële processen. Dus in plaats daarvan wordt aardolie gebruikt.
Tot voor kort werd de olie gezien als een goedkope grondstof die in overvloed aanwezig was, dus petroleum was perfect voor gebruik in de chemische industrie. Toch heeft de wereld veranderd. Wij erkennen nu de noodzaak om onze afhankelijkheid van olie om het milieu te beschermen en onze nationale veiligheid te handhaven te verminderen. Er zijn ook gezondheidszorgen over het gebruik van aardolie in producten die we eten en die op ons lichaam van toepassing zijn.
Dit is de reden waarom nieuwe geavanceerde methoden voor industriële biotechnologie zo belangrijk zijn; ze maken het mogelijk om in de ontwikkeling van chemicaliën die in deze producten worden gebruikt, kunstmatige bacteriële cellen te gebruiken in plaats van petroleum. Belangrijk is dat de bacteriën kunnen worden geteeld op een reeks goedkope en hernieuwbare bronnen, zelfs verschillende soorten landbouwafval.
Om bacteriën effectief te kunnen gebruiken - en op een manier die door de industrie kan worden opgeschaald - moeten we echter veel meer weten over bacteriële celbiologie. Alleen door de machines en processen in het hart van cellen te onderzoeken, kunnen we leren hoe we ze kunnen gebruiken om organische chemicaliën te ontwikkelen op een manier die voorheen onhaalbaar was voor de industrie.
vriendelijke bacteriën
Op de universiteit van Newcastle Centrum voor Bacteriële Celbiologie we hebben jarenlang gestudeerd Bacillus subtilis, Een bacterie die vredig in de bodem of zelfs levens in de menselijke darm. Dit organisme en zijn verwanten zijn erg goed in het maken en afscheiden van enzymen die katalysatoren zijn voor allerlei soorten nuttige processen. Het betekent Bacilli worden al veel gebruikt door de industrie, bijvoorbeeld bij het produceren van de enzymen die worden gebruikt in biologische waspoeders zoals proteasen (die bloed, eieren en andere eiwitvlekken afbreken) of amylasen (die zetmeel oplost).
Het bereik van enzymen die ze efficiënt kunnen uitscheiden, is echter veel beperkter dan we zouden willen. Studies over fundamentele structuren en processen van de bacterie beginnen ons nu de mogelijkheid te geven om de cellen te manipuleren om een breder scala aan eiwitten uit verschillende bronnen te scheiden.
Dit betekent dat het duurde niet lang Bacil zal worden gebruikt om allerlei enzymen te maken, inclusief die nodig in de chemische industrie om processen te vervangen die momenteel afhankelijk zijn van aardolie.
Dit is een enorme kans. De Europese industriële biotechnologie-industrie heeft een geschatte jaarlijkse omzet van meer dan € 60 miljard en de wereldwijde industriële enzymmarkt zal naar verwachting ter waarde van US $ 7.1 miljard door 2018. Wasmiddel enzymen alleen deel uitmaken van een miljard dollar business.
Echter, bleef vertrouwen op olie gebaseerde oplossingen zullen belemmeren groei en belangrijke maatschappelijke en ecologische gevolgen zou kunnen hebben. aardolie te vervangen door bacteriën een reële impact op het leven van mensen.
Algen versus zonnebrand
Suncream is een goed voorbeeld. Een van de projecten We zijn bezig Newcastle is het ontwikkelen van biologische ultravioletlicht absorberende verbindingen uit hernieuwbare materialen worden gebruikt in zonnefilters.
Schade door blootstelling aan UV-straling is een grote zorg, en er is een toenemende vraag naar cosmetica die UV-stralen blokkeren. De industrie is afhankelijk van op olie gebaseerde technologie en anorganische metaaloxidedeeltjes om materialen te maken die UV-stralen blokkeren voor gebruik in zonnebrandmiddelen.
We weten echter dat fotosynthetische bacteriën die cyanobacteriën worden genoemd en die in de zee groeien hun eigen zijn organische zonnebrandmoleculen. Door de relevante genen uit cyanobacteriën te nemen en ze te transplanteren in een bacterie die al veel wordt gebruikt in de chemische productie, hopen we dit te kunnen veranderen. Als we succesvol zijn, kan het proces eenvoudig worden opgeschaald, zodat de cosmetica-industrie goedkope organische zonnebrandcrème kan ontwikkelen.
Dit is slechts een voorbeeld van de manier waarop bacteriën een toekomst zonder olie kunnen ondersteunen. Er wordt al gewerkt aan onderzoek naar het potentieel van het gebruik van afval om bacteriën of andere micro-organismen te laten groeien die chemicaliën zoals ethanol kunnen gebruiken als "biobrandstof" voor auto's en vliegtuigen, waardoor het gebruik van olie verder wordt beperkt.
Er is nog veel werk moet worden gedaan om deze visie te realiseren, maar door te blijven om te onderzoeken hoe bacteriële cellen werken en hoe ze kunnen worden gebruikt in de chemische productie kunnen we een toekomst waarin afval wordt energie zien en we kunnen leven zonder olie.
Dit artikel is oorspronkelijk gepubliceerd op The Conversation
Lesen Sie hier originele artikel.
Over de auteur
Professor Jeff Errington is directeur van het Centrum voor Bacteriële Celbiologie aan de Universiteit van Newcastle. Professor Errington is een eminente cel en moleculair bioloog met een interesse in fundamentele biologische problemen, met name de celcyclus en celmorfogenese in bacteriën. Hij is een fellow van de Royal Society met een sterke staat van dienst in de commerciële exploitatie van fundamentele wetenschap.
