В сентябрьском выпуске журнала American Chemical Society (ACS) Omega исследователи сообщают, что бактерия Zobellella denitrificans ZD1, обнаруженная в мангровых зарослях, может потреблять отстой и сточные воды для производства полигидроксибутирата, типа биополимера, который можно использовать вместо нефти. пластики на основе. Исследователи заявили, что Zobellella denitrificans ZD1 не только снижает нагрузку на свалки и окружающую среду, но и предлагает способ снизить затраты на добычу биопластиков и сделать их более конкурентоспособными по сравнению с обычными пластиками.
«Стоимость сырья для выращивания бактерий-продуцентов биополимеров составляет 25-45% от общей стоимости производства биопластиков.
Конечно, эту стоимость можно значительно снизить, если мы сможем задействовать альтернативный ресурс, который дешевле и легко доступен », – сказал Кунг-Хуэй (Белла) Чу, профессор кафедры гражданского строительства и охраны окружающей среды Закри. «Мы продемонстрировали потенциальный способ использования активированного ила городских сточных вод и промышленных сточных вод в сельском хозяйстве и аквакультуре для производства биоразлагаемых пластиков. Кроме того, бактериальный штамм не требует сложных процессов стерилизации для предотвращения заражения другими микробами, что дополнительно снижает производственные и производственные затраты на биопласты."
Полигидроксибутират, новый класс биопластиков, вырабатывается несколькими видами бактерий, когда они испытывают дисбаланс питательных веществ в окружающей среде. Этот полимер действует как дополнительные энергетические резервы бактерий, подобно отложению жира у животных.
В частности, обилие источников углерода и недостаток азота, фосфора или кислорода заставляют бактерии беспорядочно потреблять свои источники углерода и производить полигидроксибутират в качестве реакции на стресс.
Одной из таких сред, которая может заставить бактерии производить полигидроксибутират, является неочищенный глицерин, побочный продукт производства биодизеля.
Неочищенный глицерин богат углеродом и не содержит азота, что делает его подходящим сырьем для производства биопластиков. Однако неочищенный глицерин содержит примеси, такие как жирные кислоты, соли и метанол, которые могут препятствовать росту бактерий. Как и в сыром глицерине, отстой из сточных вод также содержит многие из тех же жирных кислот и солей.
Чу сказал, что влияние этих жирных кислот на рост бактерий и, следовательно, производство полигидроксибутирата еще не изучено.
«Существует множество видов бактерий, которые производят полигидроксибутират, но лишь немногие из них могут выжить в среде с высоким содержанием соли, и еще меньшее количество из этих штаммов могут производить полигидроксибутират из чистого глицерина», – сказал Чу. «Мы изучили возможность того, могут ли эти солеустойчивые штаммы также расти на неочищенном глицерине и сточных водах."
Для своего исследования Чу и ее команда выбрали Zobellella denitrificans ZD1, естественной средой обитания которой являются соленые воды мангровых зарослей. Затем они проверили рост и способность этих бактерий производить полигидроксибутират в чистом глицерине. Исследователи также повторили те же эксперименты с другими штаммами бактерий, которые являются известными продуцентами полигидроксибутирата. Они обнаружили, что Zobellella denitrificans DZ1 может процветать в чистом глицерине и продуцирует максимальное количество полигидроксибутирата пропорционально его весу без воды.
Затем команда проверила рост и способность Zobellella denitrificans ZD1 производить полигидроксибутират в глицеринсодержащей соли и жирных кислотах. Они обнаружили, что даже в этих условиях он эффективно продуцирует полигидроксибутират, даже при сбалансированных условиях содержания питательных веществ. Когда они повторили эксперименты с образцами высокопрочных синтетических сточных вод и активированного ила сточных вод, они обнаружили, что бактерии все еще способны производить полигидроксибутират, хотя и в меньших количествах, чем если бы они были в сыром глицерине.
Чу отметил, что, используя устойчивость Zobellella denitrificans ZD1 к соленой среде, можно избежать дорогостоящих процессов стерилизации, которые обычно необходимы при работе с другими штаммами бактерий.
«Естественное предпочтение Zobellella denitrificans ZD1 солености – это фантастика, потому что при необходимости мы можем изменить химический состав отходов, просто добавив обычные соли. Эта среда будет токсичной для других штаммов бактерий », – сказала она. "Итак, мы предлагаем недорогой, устойчивый метод производства биопластиков и другой способ перепрофилирования биологических отходов, утилизация которых требует больших затрат."