hemicals ovat kaikki ympärillämme. Ne ovat ratkaisevia kaikilla teollisuudenaloilla, maataloudesta elintarvikkeisiin kosmetiikkaan. Useimmat ihmiset ajattelevat vähän, miten nämä kemikaalit tehdään - ja varmasti hyvin harvat pitävät kemianteollisuutta vaikuttavana yhteiskuntamme riippuvuutena öljystä. Mutta se on.

Historiallisesti öljyä on käytetty sellaisten kemikaalien kehittämiseen, joita tarvitaan torjunta-aineiden, ravintolisien ja meikkiä varten. Vaikka monet niistä kemikaaleista, joita tarvitaan näiden kemikaalien luonnolliseen aikaansaamiseen, pyrkivät ottamaan nämä luonnonmateriaalit käyttöön ja käyttämään niitä suurissa teollisuusprosesseissa, on osoittautunut vaikeaksi ja kalliiksi. Niinpä käytetään öljyä.

Viime aikoihin asti öljyä pidettiin halpana hyödykkeenä, joka oli saatavilla runsaasti, joten maaöljy oli täydellinen käytettäväksi kemianteollisuudessa. Maailma on kuitenkin muuttunut. Tunnustamme nyt tarpeen vähentää öljyvarmuutta ympäristön suojelemiseksi ja kansallisen turvallisuutemme ylläpitämiseksi. Siellä on myös terveysongelmia öljyn käytöstä tuotteissamme, joita syömme, ja sovellamme kehoihimme.

Siksi uudet, teollisen biotekniikan menetelmät ovat niin tärkeitä; ne mahdollistavat käytettyjen bakteerisolujen käytön öljyn sijasta näissä tuotteissa käytettävien kemikaalien kehittämisessä. Tärkeää on, että bakteereja voidaan kasvattaa useilla halvalla ja uusiutuvilla luonnonvaroilla, jopa erilaisilla viljelysmaalla.

Jotta bakteereja voitaisiin käyttää tehokkaasti - ja siten, että teollisuus voi kasvaa, meidän on tiedettävä paljon enemmän bakteerien solubiologiasta. Ainoastaan ​​tutkimalla kennojen ytimessä olevia koneita ja prosesseja voimme oppia käyttämään niitä luomaan orgaanisia kemikaaleja tavalla, joka ei ollut teollisuudelle aiemmin mahdollista.

Ystävälliset bakteerit

Newcastlen yliopistossa Bakteriaalisen solubiologian keskus olemme viettäneet vuosia opiskelemalla Bacillus subtilis, bakteeri, joka asuu rauhallisesti maaperässä tai jopa ihmisen suolistossa. Tämä organismi ja sen sukulaiset ovat erittäin hyviä entsyymien valmistuksessa ja erittämisessä, jotka ovat katalysaattoreita kaikenlaisille hyödyllisille prosesseille. Se tarkoittaa basilleja joita teollisuus käyttää jo laajalti, esimerkiksi tuotannossa entsyymejä, joita käytetään biologisissa pesupulvereissa kuten proteaasit (jotka hajottavat verta, muna ja muut proteiinit) tai amylaasit (jotka liuottavat tärkkelystä).

Kuitenkin entsyymien valikoima, jonka ne voivat erittää tehokkaasti, on paljon rajoitetumpi kuin haluaisimme. Tutkimukset bakteerin perusrakenteista ja -prosesseista ovat nyt alkaneet antaa meille mahdollisuuden rakentaa soluja erittämään laajempi valikoima proteiineja eri lähteistä.

Tämä tarkoittaa sitä, että ennen pitkää Basilli sitä käytetään kaikenlaisten entsyymien valmistukseen, mukaan lukien kemianteollisuudessa tarvittavat öljyt korvaamaan nykyisin öljystä riippuvaisia ​​prosesseja.

Tämä on valtava tilaisuus. Euroopan teollisuusbioteknologiateollisuuden vuotuinen liikevaihto on yli 60 miljardia euroa, ja maailmanlaajuisen teollisuusentsyymimarkkinoiden ennustetaan olevan arvoinen US $ 7.1 miljardia tekijä: 2018. Pelkästään pesuaineiden entsyymit muodostavat miljardin dollarin liiketoiminnan.

Öljypohjaisten ratkaisujen jatkuva käyttö vaikeuttaa kuitenkin kasvua ja sillä voi olla merkittäviä yhteiskunnallisia ja ympäristöön liittyviä seurauksia. Öljyn korvaaminen bakteereilla vaikuttaa todellakin ihmisten elämään.

Levät Vs Sunburn

Suncream on hyvä esimerkki. Yksi hankkeet työskentelemme Newcastlessa on kehittää orgaanisia UV-absorboivia yhdisteitä uusiutuvista materiaaleista, joita käytetään aurinkosuojatuotteissa.

UV-säteilylle altistuminen on suuri huoli, ja UV-säteitä estävien kosmetiikkatuotteiden kysyntä kasvaa. Teollisuus perustuu öljypohjaiseen tekniikkaan ja epäorgaanisiin metallioksidihiukkasiin, jotta voidaan luoda materiaaleja, jotka estävät UV-säteitä käytettäväksi aurinkosuojatuotteissa.

Tiedämme kuitenkin, että fotosynteettiset bakteerit, joita kutsutaan meressä kasvaviksi sinileviksi, tekevät oman orgaaniset aurinkosuojamolekyylit. Kun toivomme pystyvänsä muuttamaan asiaankuuluvia geenejä syanobakteereista ja siirtämällä ne jo laajalti kemiallisessa tuotannossa käytetylle bakteerille. Jos onnistumme, prosessi voitaisiin helposti skaalata, jotta kosmetiikkateollisuus voi kehittää halpaa orgaanista aurinkovoidetta.

Tämä on vain yksi esimerkki siitä, miten bakteerit voisivat tukea tulevaisuutta ilman öljyä. Työ on jo käynnissä, jotta voidaan tutkia mahdollisuutta käyttää jätteitä kasvattamaan bakteereja tai muita mikro-organismeja, jotka voisivat tehdä kemikaaleja, kuten etanolia, autojen ja lentokoneiden biopolttoaineeksi, mikä vähentää öljyn käyttöä.

Tämän vision toteuttamiseksi on vielä paljon tehtävää, mutta tutkimalla edelleen, miten bakteerisolut toimivat ja miten niitä voitaisiin käyttää kemiantuotannossa, näemme tulevaisuuden, jossa jätteestä tulee energiaa ja voimme elää ilman öljy.

Tämä artikkeli julkaistiin alunperin Conversation
Lue alkuperäinen artikkeli.

Author

Professori Jeff Errington on Newcastlen yliopiston bakteerisolubiologian keskuksen johtaja. Professori Errington on merkittävä solu- ja molekyylibiologi, joka on kiinnostunut biologisista perusongelmista, erityisesti solusyklin ja bakteerien solumorfogeneesistä. Hän on Royal Societyn mies, jolla on vahva kokemus perustieteen kaupallisesta hyödyntämisestä.