Brněnští vědci učí bakterie rychleji přeměňovat biomasu. Z té pak vyrábí rozložitelné plasty
Brněnští vědci chtějí vytvářet plasty z rostlinného odpadu. A jdou na to cestou genetického inženýrství – upravují DNA bakterií tak, aby byly schopné přeměnit odpad na užitečnou surovinu. Takto vzniklé plasty by měly být levnější než současné rozložitelné plasty, které se kvůli ceně zatím příliš neprosadily.
„Jsou to polyestery přírodního původu, které mají velký potenciál nahradit plasty, které dneska vyrábíme z neobnovitelných zdrojů – z ropy, z uhlí,“ říká Radiožurnálu Pavel Dvořák, vedoucí výzkumné skupiny na oddělení mikrobiologie Přírodovědecké fakulty Masarykovy univerzity.
Brněnští vědci učí bakterie rychleji přeměňovat biomasu. Pomáhá jim to při výrobě rozložitelného plastu. Více si poslechněte v reportáži Michala Šafaříka
Má v ruce dvě lahvičky, v jedné z nich jsou bílé granule a ve druhé je jakási bílá fólie, membrána. „Výhoda těchto materiálů přírodního původu je, že jsou plně rozložitelné. Víme, že tady dneska máme globální problém s plastovým odpadem, který je velice těžko rozložitelný, vznikají z něj mikroplasty, které způsobují některé zdravotní problémy,“ vysvětluje.
Jsou to plasty, které nevznikly z ropy, ale odpadní biomasy. „Například listy, stonky, části rostlin mimo ty, které dneska používáme k výrobě potravin, jako jsou zrna a podobně,“ popisuje Dvořák.
Ropa a odpadní biomasa, třeba sláma, jsou sice na první pohled dost odlišné materiály, ale oba obsahují uhlík. Biomasa ho má ve formě cukru. A některé bakterie takový cukr přetváří na materiál, ze kterého pak vědci umí vyrábět polymery. Zjednodušeně řečeno: vědci nakrmí bakterie biomasou a pak zpracují jejich buňky.
„V podstatě je to o konverzi jedné formy uhlíku do jiné formy,“ dodává vědec. V podstatě se tak zabijí dvě mouchy jednou ranou. Zbavíme se odpadní látky, získáme materiál, který má velmi podobné vlastnosti jako běžný ropný plast, ale je rozložitelný.
Mrtvé mouchy lze patrně využít k výrobě biologicky rozložitelného plastu, domnívají se vědci
Číst článek
Nevýhoda ale je, že celý proces je složitý a stojí plno peněz: „Jsme stále někde kolem dvou, tří, čtyřnásobku ceny syntetických plastů.“
Brněnští vědci si proto dali za cíl zlevnit celý proces. A tady na oddělení mikrobiologie bakteriím upravují genetickou informaci tak, aby cukry z biomasy přetvářely na polymery ve větším množství, rychleji a kvalitněji.
Oddělení DNA
A jak se to dělá? Barbora Hrnčířová z oddělení mikrobiologie Přírodovědecké fakulty Masarykovy univerzity právě vložila tři zkumavky do centrifugy. V nich je roztok s bakteriemi. Ty po roztočení zůstanou na dně.
„Stejně jako když necháte vývar stát v lednici, tak vám všechny nudličky a zelenina spadnou dolů a nahoře vám zůstane jenom polévka,“ vysvětluje.
Teď jsme si v centrifuze oddělili samotné bakterie, ale to ještě nestačí. Potřebujeme jejich DNA. „Teď budeme pracovat se sadou chemikálií, která nám pomůže vyizolovat čistou bakteriální DNA,“ popisuje Hrnčířová.
Kosti i lidská kůže. Brněnští vědci vyvíjí plast, který se rychle rozpadne a pomůže hojení
Číst článek
Chemikálii nalijeme na bakterie a ta je rozloží: „Celý proces trvá plus minus hodinu, záleží na cviku.“
Ve zkumavkách máme izolovanou DNA. „Pomocí enzymu, který funguje jako molekulární nůžky, ji rozdělíme na jednotlivé kousky a zhruba za 15 minut budeme mít hotovo. Z naštěpených vzorků si vytáhneme gen pro naši cílovou vlastnost z DNA organismu, který chceme upravit. Smícháme to dohromady, přidáme k nim další enzym, ten teď bude fungovat jako takové molekulární lepidlo a menší kousíčky spojí zase do jedné molekuly, která dává dohromady vlastnosti organismu A a B,“ vysvětluje.
Upravené bakterie výzkumníků z Masarykovy univerzity teď umí zpracovat cukry z odpadní biomasy rychleji. Výzkum levných rozložitelných biomateriálů s vlastnostmi plastů z ropy ale potrvá ještě nejméně několik let a spolupracovat na něm budou i vědci z Vysokého učení technického.
