Une équipe de scientifiques de Texas A&M AgriLife Research a développé un système qui utilise du dioxyde de carbone, CO₂ , pour produire des plastiques biodégradables, ou bioplastiques, qui pourraient remplacer les plastiques non dégradables utilisés aujourd'hui. La recherche relève deux défis :l'accumulation de plastiques non dégradables et la remédiation des émissions de gaz à effet de serre.

Publié le 28 septembre dans Chem , la recherche était une collaboration entre Susie Dai, Ph.D., professeure agrégée au Texas A&M Department of Plant Pathology and Microbiology, et Joshua Yuan, Ph.D., anciennement titulaire du Texas A&M Department of Plant Pathology and Microbiology. pour la biologie synthétique et les produits renouvelables et maintenant professeur et chaire Lopata à l'Université de Washington à St. Louis Department of Energy, Environmental and Chemical Engineering.

Créer des bioplastiques

Dai a déclaré que les plastiques à base de pétrole d'aujourd'hui ne se dégradent pas facilement et créent un énorme problème dans les écosystèmes et, en fin de compte, dans les océans.

Pour résoudre ces problèmes, les chercheurs du Texas A&M College of Agriculture and Life Sciences et leurs équipes ont travaillé pendant près de deux ans pour développer un système intégré qui utilise le CO₂ comme matière première pour que les bactéries se développent dans une solution nutritive et produisent des bioplastiques. Peng Zhang, Ph.D., associé de recherche postdoctoral, et Kainan Chen, étudiant au doctorat, tous deux au Texas A&M Department of Plant Pathology and Microbiology, ont contribué aux travaux. Le Texas A&M University System a déposé une demande de brevet pour le système intégré.

"Le dioxyde de carbone a été utilisé de concert avec des bactéries pour produire de nombreux produits chimiques, y compris des bioplastiques, mais cette conception produit un flux très efficace et fluide à travers notre pipeline de dioxyde de carbone en bioplastiques", a déclaré Dai.

"En théorie, c'est un peu comme un train avec des unités connectées les unes aux autres", a déclaré Dai. "La première unité utilise l'électricité pour convertir le dioxyde de carbone en éthanol et en d'autres molécules à deux carbones - un processus appelé électrocatalyse. Dans la deuxième unité, les bactéries consomment les molécules d'éthanol et de carbone pour devenir une machine à produire des bioplastiques, qui sont différents de polymères plastiques à base de pétrole plus difficiles à dégrader."

Capter et réutiliser le CO₂ déchets

Utilisation du CO₂ dans le processus pourrait également contribuer à réduire les émissions de gaz à effet de serre. De nombreux procédés de fabrication émettent du CO₂ comme un déchet.

"Si nous pouvons capturer le dioxyde de carbone résiduel, nous réduisons les émissions de gaz à effet de serre et pouvons l'utiliser comme matière première pour produire quelque chose", a déclaré Dai. "Cette nouvelle plate-forme a un grand potentiel pour relever les défis de la durabilité et transformer la conception future de la réduction du dioxyde de carbone."

La principale force de la nouvelle plate-forme est un taux de réaction beaucoup plus rapide que la photosynthèse et une efficacité énergétique supérieure.

"Nous étendons la capacité de cette plate-forme à de larges domaines de produits tels que les carburants, les produits chimiques de base et divers matériaux", a déclaré Dai. "L'étude a démontré le modèle de 'biofabrication décarbonée' qui pourrait transformer notre secteur manufacturier."

Développer les impacts futurs

Dai a déclaré qu'actuellement, les bioplastiques sont plus chers que les plastiques à base de pétrole. Mais si la technologie réussit suffisamment pour produire des bioplastiques à une échelle économique, les industries pourraient remplacer les produits en plastique traditionnels par des produits qui ont moins d'impacts négatifs sur l'environnement. De plus, l'atténuation du CO₂ les émissions des secteurs de l'énergie tels que les installations de gaz et d'électricité seraient également un avantage.

"Cette innovation ouvre la porte à de nouveaux produits si la bactérie est conçue pour consommer des molécules dérivées du dioxyde de carbone et produire des produits cibles", a déclaré Dai. "L'un des avantages de cette conception est que la condition dans laquelle les bactéries se développent est douce et adaptable aux conditions à l'échelle de l'industrie." + Explorer plus loin

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