اختصاصی بسپار/ تولید پلاستیک زیستی از مخمر: گامی به سوی صنعت زیست‌پایدار

گروه ترجمه و تولید محتوا در بسپار/ایران پلیمر پژوهشگران دانشگاه ایلینوی موفق به توسعه یک فرایند زیستی برای تولید اسید سوکسینیک، به‌عنوان یکی از مهمترین پیش‌سازهای صنعت بسپار و مواد شیمیایی، از طریق استفاده از مخمر شده‌اند. این نوآوری می‌تواند انقلابی در تولید پلاستیک‌های زیستی و کاهش وابستگی به نفت خام ایجاد کند. اسید سوکسینیک به عنوان یک ماده پایه در تولید انواع مواد شیمیایی صنعتی مانند تتراهیدروفوران و بسپارهای زیست‌تخریب‌پذیر مانند پلی‌بوتیلن سوکسینات (PBS) استفاده می‌شود.
از نفت تا زیست‌توده: تحولی در تولید اسید سوکسینیک
تاکنون روشهای اصلی تولید اسید سوکسینیک بر پایه مشتقات نفتی بوده است. اما این گروه پژوهشی با استفاده از مخمر Issatchenkia orientalis، که به طور طبیعی در محیط‌های اسیدی مقاوم است، موفق به تولید این ماده از زیست‌توده‌های در دسترس مانند نیشکر شده‌اند. این روش نه تنها هزینه‌های تولید را می‌کاهد، بلکه تاثیرات زیست‌محیطی ناشی از استخراج و فراوری نفت را نیز به حداقل می‌رساند.
چالش‌های گذشته و راه‌حل‌های نوین
تلاش‌های قبلی برای تولید اسید سوکسینیک از طریق مسیرهای زیستی با استفاده از باکتری‌های حساس به اسید با محدودیت‌هایی مواجه بود. با افزایش غلظت اسید در محیط کشت، نیاز به افزودن مواد قلیایی برای تنظیم pH و حفظ بقای یاخته‌ها وجود داشت. این فرایند نه تنها پیچیده بود، بلکه به مراحل اضافی مانند اسیدسازی و خالص‌سازی نیز نیاز داشت. در پژوهش جدید، استفاده از مخمر مقاوم به اسید، این مراحل را حذف کرده و بازده فرایند را به طور چشمگیری افزایش داده است.
پژوهشگران این ریزجاندار را از محیطی که می‌تواند pH پایین را تحمل کند، جدا کرده و با توسعه یک جعبه ابزار مهندسی ژنتیک، آن را برای تولید اسید سوکسینیک بیش‌تر دستکاری کرده‌اند. این مخمر به طور طبیعی اسید سوکسینیک تولید می‌کند، اما در مقادیر کم. با دستکاری DNA، پژوهشگران موفق به تغییر سوخت و ساز مخمر و افزایش بهره‌وری فرایند تخمیر شده‌اند.
این گروه پژوهشی با داشتن حمایت‌های مالی اکنون موفق به افزایش مقیاس تولید از سطح آزمایشگاهی به واکنش‌گاه‌های اولیه با ظرفیت ۱۰۰ تا ۳۰۰ لیتر شده است. اگرچه این فرایند از نظر اقتصادی مقرون‌به‌صرفه است، اما هنوز جای پیشرفت وجود دارد.
تحلیل اقتصادی و زیست‌محیطی
هزینه تولید اسید سوکسینیک از طریق این روش زیستی با هزینه‌های روش‌های فعلی نفت‌پایه قابل مقایسه یا حتی کم‌تر است.
علاوه بر این، ارزیابی چرخه عمر (LCA) نشان می‌دهد که این فرایند می‌تواند علاوه بر کاهش هزینه‌های تولید، پتانسیل گرمایش جهانی را نسبت به روش‌های نفت‌پایه بین ۳۴ تا ۹۰ درصد بکاهد.

آینده روشن برای زیست‌پلاستیک‌ها
این پیشرفت نه تنها می‌تواند صنعت پلاستیک را متحول کند، بلکه گامی مهم به سوی کاهش آلودگی‌های زیست‌محیطی و حرکت به سوی اقتصاد کم کربن است. با توجه به افزایش تقاضا برای مواد زیست‌تخریب‌پذیر و فشارهای جهانی برای کاهش انتشار کربن، فناوری توسعه‌یافته‌ی اخیر می‌تواند به یکی از پایه‌های اصلی صنعت سبز در آینده تبدیل شود.
در نهایت، این نوآوری نشان می‌دهد که چگونه زیست‌فناوری می‌تواند با استفاده از منابع طبیعی و تجدیدپذیر، راه‌حل‌هایی زیست‌پایدار برای چالش‌های صنعتی و زیست‌محیطی ارائه دهد. با ادامه‌ی پژوهش‌ها و همکاری با صنعت، تولید انبوه پلاستیک‌های زیستی از اسید سوکسینیک به زودی به واقعیت خواهد پیوست و آینده‌ای سبزتر را برای صنعت و محیط زیست رقم خواهد زد.