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I nano-organismi possono mangiare anidride carbonica per produrre biocombustibili e materie plastiche

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I ricercatori hanno sviluppato nano-organismi che possono consumare anidride carbonica e trasformarla in bio-plastica e combustibili.

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I ricercatori sono costantemente alla ricerca di modi nuovi e inventivi per sviluppare plastiche e biocombustibili più puliti per risolvere alcuni dei problemi di inquinamento che il mondo si trova ad affrontare.

Come parte di questo sforzo, i ricercatori della Colorado University Boulder hanno sviluppato forse una delle invenzioni più interessanti finora - organismi ibridi-nanobio-ibridi che "mangiano" l'anidride carbonica e l'azoto trasportati dall'aria e possono usarlo per produrre una varietà di plastiche e combustibili.

Un team del dipartimento di ingegneria chimica e biologica di CU Boulder, guidato dall'assistente professor Prashant Nagpal, ha sviluppato i nano-bugs, che i ricercatori ritengono possano essere un promettente primo passo verso una produzione a basso costo ed ecologica per quelle che attualmente sono sostanze chimiche dannose.

Questi punti possono essere iniettati nelle celle per attaccarsi e autoassemblarsi agli enzimi desiderati e quindi attivare questi enzimi su comando utilizzando specifiche lunghezze d'onda della luce

idea, testata nell'ultimo lavoro del team, è stata quella di utilizzare i punti come catalizzatore per "sparare" alcuni enzimi in microbici che potrebbero convertire l'anidride carbonica e l'azoto trasportati dall'aria. I ricercatori hanno utilizzato punti quantistici attivati dalla luce per sparare questi enzimi per creare "fabbriche viventi" che consumano anidride carbonica nociva e poi la convertono in prodotti utili, come la plastica biodegradabile, la benzina, l'ammoniaca e il biodiesel, ha detto Nagpal.

"L'innovazione è una testimonianza del potere dei processi biochimici", ha detto. "Stiamo esaminando una tecnica che potrebbe migliorare la cattura dell'anidride carbonica per combattere il cambiamento climatico e un giorno potremmo anche sostituire la produzione ad alta intensità di carbonio per le materie plastiche e i combustibili"

Anidride carbonica come alimento per combustibili

Il team ha ottenuto i loro risultati diffondendo punti su misura nelle cellule delle comuni specie microbiche presenti nel suolo. Ciò ha causato uno scenario in cui l'esposizione anche a piccole quantità di luce solare indiretta ha attivato l'appetito dei microbi per l'anidride carbonica indipendentemente da una fonte di energia o cibo per effettuare le conversioni biochimiche ad alta intensità energetica, ha detto Nagpal.

"Ogni cellula sta producendo milioni di queste sostanze chimiche e abbiamo dimostrato che potrebbero superare il loro rendimento naturale di quasi il 200 per cento", ha detto.

Come funziona il processo è che i microbi giacciono dormienti in acqua, rilasciando in superficie i prodotti che ne derivano. Qui possono essere scremate e raccolte per la produzione.

I ricercatori hanno anche scoperto che possono creare prodotti diversi utilizzando diverse combinazioni di punti e luce, ha detto Nagpal. Per esempio, le lunghezze d'onda verdi fanno sì che i batteri consumino azoto e producano ammoniaca, mentre le lunghezze d'onda più rosse fanno sì che i microbi mangino l'anidride carbonica per produrre plastica. Il team ha pubblicato un articolo sulle loro ricerche sul Journal of the American Chemical Society.

"Siamo rimasti molto sorpresi che abbia funzionato con la stessa eleganza con cui ha funzionato", ha detto Nagpal. "Abbiamo appena iniziato con le applicazioni sintetiche."

Nagpal ha grandi speranze per la tecnologia. Egli immagina un futuro con case e aziende che convogliano le loro emissioni di biossido di carbonio direttamente in un vicino laghetto, con microbi in attesa di trasformarle in bioplastica. I proprietari di case e aziende potrebbero vendere il prodotto e allo stesso tempo ridurre la propria impronta di carbonio, ha detto.

"Anche se i margini sono bassi e non può competere con i petrolchimici su una base di costo puro, c'è ancora un beneficio sociale per fare questo", ha detto Nagpal. "Se potessimo convertire anche una piccola parte degli stagni dei fossati locali, avrebbe un impatto notevole sulla produzione di carbonio delle città"