بیوپلاستیک

تولید پلاستیک زیستی از کربن دی اکسید

پژوهشگران اروپایی توانستند با استفاده از سامانه‌ی الکتروسنتز میکروبی کربن‌دی‌اکسید را به پلاستیک‌زیستی تبدیل کنند. پلاستیک‌زیستی تولید شده با این روش خواصی مشابه پلی‌اتیلن دارد. با این روش کربن از حالت کربن‌دی‌اکسید با بازدهی ۴۱ درصد جرمی،  به پلاستیک‌زیستی تبدیل می‌شود.


بحران تولید کربن‌دی‌اکسید و گرمایش جهانی یکی از نگرانی‌هایی است که امروزه برای کنترل آن تلاش‌های زیادی صورت می‌گیرد. برای تثبیت این گاز، استفاده از روش های‌زیستی به روش‌های مرسوم ترجیح داده می‌شود. الکتروسنتز میکروبی در یک سامانه‌ی الکتروشیمیایی زیستی یکی از این روش‌ها است که در آن کربن‌دی‌اکسید توسط میکروارگانیسم‌ها به ترکیبات آلی کاهش داده می‌شود. میکروارگانیسم‌ها در این سامانه به عنوان کاتالیست‌زیستی در کاتد یا آند ترکیبات متنوعی از کربن‌دی‌اکسید تولید می‌کنند.

تولید و مصرف پلاستیک‌های‌نفتی یکی دیگر از معضلات جهان امروز برای محیط‌زیست است. سال ۲۰۱۴ در اروپا تنها ۲۹.۷ درصد از پلاستیک‌ها بازیافت شد. بنابراین تولید پلاستیک‌های زیست تخریب‌پذیر می‌تواند راه‌حل عملی بحران پلاستیک باشد. بنابراین برای حل اقتصادی و پایدار این دو بحران، می‌توان از میکروارگانیسم‌هایی استفاده کرد که کربن‌دی‌اکسید اتمسفر را به پلیمرهای زیستی تبدیل می‌کنند.

پلی‌هیدروکسی‌آلکانوات‌ها پلیمرهای زیستی هستند که به شکل گرانول در سیتوپلاسم برخی از باکتری‌ها تجمع می‌یابند. این پلیمرهای زیست تخریب‌پذیر خواصی بسیار شبیه به پلی‌اتیلن دارند و از منابع اسیدهای آلی یا پسماندها تولید می‌شوند. اسیدهای چرب فرار پیش‌ماده‌ی مسقیم در فرایند سوخت‌وساز تولید این پلیمرها هستند. از طرفی اسیدهای چرب سبک مانند استات و بوتیرات را می‌توان از کاهش کربن‌دی‌اکسید با الکتروسنتز میکروبی تولید کرد.

پژوهشگران اروپایی تولید پلاستیک‌زیستی از کربن‌دی‌اکسید را طی سه مرحله‌ی فرآیندی اجرا کردند. ابتدا کربن‌دی‌اکسید با الکتروسنتز میکروبی به استات و بوتیرات تبدیل می‌شود. در مرحله‌ی بعد، پژوهشگران این اسیدهای چرب فرار را استخراج و تغلیظ کرده و نهایتاً با کشت ترکیبی باکتری‌ها پلی‌هیدروکسی‌آلکانوات تولید کردند.

سامانه‌ی الکتروشیمایی زیستی از دو الکترود هم‌مرکز ایجاد می‌شود که بین آن غشاء تبادل یونی استوانه‌ای قرار دارد. تنها منبع کربن در این سامانه کربن‌دی‌اکسید است که هر ۱ یا ۴ روز مستقیم به محل آند و کاتد تزریق می‌شود. باکتری‌های تولید‌کننده‌ی اسیدهای چرب فرار در کنار کاتد کشت شد. بعد از آن، با استفاده از استخراج غشائی، اسیدهای فرار تغلیظ می‌شود.

در مرحله‌ی بعد، اسیدهای چرب فرار که در مرحله‌‌ی قبل تولید شد، به‌عنوان پیش‌ماده برای باکتری‌های تولیدکننده‌ی پلاستیک‌زیستی در یک رأکتور جداگانه استفاده می‌شود. بر اساس موازنه‌ی جرم کربن، پژوهشگران توانستند با این روش از یک کیلوگرم کربن موجود در کربن‌دی‌اکسید، ۰.۴۱ کیلوگرم  آن را به پلاستیک‌زیستی تبدیل کنند. این روش می‌تواند راه‌حل پایداری برای تبدیل کربن‌دی‌اکسید به پلاستیک‌زیستی تلقی شود.

☑ لینک مقاله

Rate this post
برچسب‌ها
نمایش بیشتر

نوشته‌های مشابه

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

دکمه بازگشت به بالا
EnglishIran
بستن
بستن