Η απεικόνιση δείχνει πώς τα ηλιακά μικροβιακά μετατρέπουν το διοξείδιο του άνθρακα σε βιοπλαστικό

Χρησιμοποιώντας προηγμένες τεχνικές απεικόνισης, οι ερευνητές έχουν καταγράψει γραφικά σε πραγματικό χρόνο για το πώς τα μικροβιακά μικροβιακά μετατρέπουν το διοξείδιο του άνθρακα (CO2) σε ένα βιοπλαστικό που ονομάζεται πολυυδροξυβουτυρικό (PHB). Η μελέτη, με επικεφαλής μια ομάδα στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνιας, Berkeley, προσφέρει νέες γνώσεις σχετικά με τις δυνατότητες αυτών των μικροοργανισμών να παράγουν βιώσιμα υλικά και να βοηθήσουν στην άμβλυνση του αντίκτυπου των εκπομπών CO2.

Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν προηγμένη ηλεκτρονική μικροσκοπία και μικροσκοπία ατομικής δύναμης για να απεικονίσουν τις περίπλοκες αλληλεπιδράσεις μεταξύ των μικροβίων και του περιβάλλοντος τους. Ανακάλυψαν ότι τα μικρόβια, γνωστά ως κυανοβακτήρια, καταγράφουν το ηλιακό φως μέσω εξειδικευμένων δομών που ονομάζονται καρβοξυσώματα και χρησιμοποιούν αυτήν την ενέργεια για να μετατρέψουν το CO2 σε βιοπλαστικό.

"Με την απεικόνιση της διαδικασίας με τέτοιες λεπτομέρειες, κερδίζουμε μια βαθύτερη κατανόηση του τρόπου με τον οποίο αυτοί οι μικροοργανισμοί μετατρέπουν το ηλιακό φως και το CO2 σε ένα πολύτιμο υλικό", λέει η Dr. Sarah Richardson, επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης. "Αυτή η γνώση είναι απαραίτητη για τη βελτιστοποίηση και ενδεχομένως την κλιμάκωση της παραγωγής βιοπλαστικών χρησιμοποιώντας κυανοβακτήρια".

Οι τεχνικές απεικόνισης αποκάλυψαν ότι τα κυανοβακτήρια σχηματίζουν συστάδες, δημιουργώντας μικροπεριβάλλοντα που ενισχύουν την ικανότητά τους να μετατρέπουν το CO2 σε βιοπλαστικό. Αυτή η κοινοτική συμπεριφορά επιτρέπει την αποτελεσματική ανταλλαγή πόρων και την προστασία από εξωτερικούς παράγοντες άγχους. Οι ερευνητές πιστεύουν ότι η κατανόηση και η βελτιστοποίηση αυτών των μικροβιακών συστάδων θα μπορούσε να βελτιώσει περαιτέρω την βιοπλαστική παραγωγή.

Το PHB, το βιοοπλαστικό που παράγεται από τα κυανοβακτήρια, έχει ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών, από υλικά συσκευασίας έως τμήματα αυτοκινήτων. Η βιοαποικοδομήσιμη και ανανεώσιμη φύση του καθιστά μια πολλά υποσχόμενη εναλλακτική λύση στα συμβατικά πλαστικά με βάση το πετρέλαιο.

"Η μελέτη μας υπογραμμίζει τη δυνατότητα αξιοποίησης της δύναμης της φύσης για τη μετατροπή των αποβλήτων όπως το CO2 σε πολύτιμα υλικά", λέει ο καθηγητής Robert Blankenship, συν-συγγραφέας της μελέτης. "Με την αξιοποίηση των μεταβολικών δυνατοτήτων των μικροοργανισμών, μπορούμε να διερευνήσουμε καινοτόμες προσεγγίσεις για την αντιμετώπιση των παγκόσμιων προκλήσεων όπως οι εκπομπές άνθρακα και η πλαστική ρύπανση".

Η ικανότητα απεικόνισης και κατανόησης των περίπλοκων διεργασιών που εκτελούνται από τα μικροβιακά που τροφοδοτούνται από την ηλιακή ενέργεια μπορεί να ανοίξει νέες λεωφόρους για τη βιοϊατρική και τη βιοτεχνολογία. Τα ευρήματα αυτής της έρευνας συμβάλλουν στον αυξανόμενο τομέα της βιώσιμης ανάπτυξης βιοϋλικών και παρέχουν ελπίδα για ένα πιο φιλικό προς το περιβάλλον μέλλον.