Araştırmacılar Fosil Yakıt Kullanmadan Plastik Üretmenin Yeni Yollarını Keşfettiler

Fotoğraf: Görseldeki gibi etilen üretim tesisleri bir gün fosil yakıtlar yerine bakteri kullanabilir.

Araştırmacılar, belirli bakterilerin etileni oluşturduğu, önceden bilinmeyen bir yöntem belirlediler; bu, fosil yakıtları kullanmadan plastik üretmenin yolunu açabilecek bir keşif.

27 Ağustos 2020’de Science dergisinde yayınlanan çalışmalarında araştırmacılar, mikroorganizmaların hayatta kalmaları için ihtiyaç duydukları kükürdü metabolize ederken yan ürün olarak etilen gazı ürettiklerini gösterdiler.

Bununla birlikte, araştırmanın baş yazarı ve Ohio Eyalet Üniversitesi’nde Mikrobiyoloji alanında araştırmacı olarak görev yapan bilim insanı Justin North’a göre, bakterilerin bunu yapmak için kullandığı proses, onları üretimde oldukça yararlı hale getirebilir.

Justin North, “Plastik yapımında fosil yakıt kaynaklarının yerini alabilecek büyük miktarda etilen gazı üretmenin önündeki büyük bir teknolojik engeli aşmış olabiliriz. Endüstriyel olarak önemli miktarlarda etilen gazı üretmek için gerekli olan bakteri türlerini geliştirmek için hala yapılacak çok iş var, ancak bu yöntem aynı zamanda bizlere birçok kapıyı da açıyor.” diye belirtiyor.

Ohio Eyalet Üniversitesi ekibi, yeni çalışma üzerinde Colorado Eyalet Üniversitesi, Oak Ridge Ulusal Laboratuvarı ve Pacific Northwest Ulusal Laboratuvarından katılımcılarla ortak bir çalışma yürüttü.

North’a göre, kimya sektörü neredeyse her tür plastiği yapmak için yoğun şekilde etilen kullanıyor. Etilen, üretimde diğer organik bileşiklerden daha fazla kullanılmaktadır.

Şu an, etilen üretiminde petrol veya doğal gaz kullanılmaktadır. Ohio Eyalet Üniversitesi’nden Mikrobiyoloji profesörü ve çalışmanın kıdemli yazarı Robert Tabita, diğer bilim insanları etilen de üretebilen mikroorganizmaları tespit ederken, bu kimyasalın kullanılmasında teknolojik bir engel olduğunu, prosedürün bir parçası olarak oksijen gereksiniminin olduğunu belirtti.

Tabita, “Oksijen ve etilen bir araya geldiğinde patlayıcıdır ve bu durum etilenin üretimde kullanılmasının önünde büyük bir engel oluşturur. Ancak etilen üretmeyi keşfettiğimiz bakteri sistemi oksijensiz çalışıyor ve bu da bize önemli bir teknolojik avantaj sağlıyor.” diye belirtiyor.

Bu keşif, bilim insanları Tabita’nın Ohio Eyalet Üniversitesi laboratuvarında Rhodospirillum rubrum bakterilerini analiz ederken yapıldı. Ekip, bakterilerin büyümek için ihtiyaç duydukları kükürdü metiltiyo etanolden aldığını gözlemledi.

Justin North, “Bakterinin bunu nasıl yaptığını anlamaya çalışıyorduk çünkü bunun nasıl gerçekleştiğine dair bilinen hiçbir kimyasal reaksiyon yoktu.” açıklamasını yaptı.

Bu, North’un bakteriler tarafından üretilen gaz türlerini gözlemlemeye karar verdiği ve etilen gazının bunlardan biri olduğunu tespit ettiği zamandı.

Colorado Eyalet Üniversitesi’nden ve iki ulusal laboratuvardan gelen çalışanlar ile birlikte, North, Tabita ve Ohio State Üniversitesi’nden diğer araştırmacılar, bakterilerin ihtiyaç duyduğu kükürtü kullandığı ve bununla birlikte North’un “mutlu yan ürün” olarak adlandırdığı etilenin oluştuğu, daha önce bilinmeyen bir prosesi başarılı bir şekilde tanımladılar.

Dahası da var: Ekip ayrıca dimetil sülfidin bakteriler tarafından güçlü bir sera gazı olan metan oluşturmak için kullanıldığını belirtti.

North, tüm çalışmanın laboratuvarda gerçekleştirildiğini de belirtti; dolayısıyla, laboratuvarda yapılan bu çalışma ile bu sürecin gerçek ortamda ne kadar yaygın olduğu görülecektir.

Ancak ekip, yakın zamanda belirlenen bu etilen üretim prosesinin gerçek hayatta nasıl etkileri olabileceğini gösteren bir senaryo da belirledi.

Etilen, bitkilerin sağlığının ayrılmaz bir parçası olan ve onların doğru oranlarda büyümesini sağlayan çok önemli bir doğal bitki hormonudur. Bununla birlikte, çalışmanın yardımcı yazarı ve Colorado Eyalet Üniversitesi’nden toprak ve bitki bilimi profesörü olan Kelly Wrighton, bu hormonun yüksek miktarlarının bitkilerin büyümesi için de tehlikeli olduğunu belirtti.

Wrighton sözlerine şöyle devam etti: “Bu yeni keşfedilen yol, suya doymuş topraklarda engelleyici seviyelerde biriken ve büyük mahsul hasarına neden olan büyük miktarlarda etilen de dahil olmak üzere daha önce açıklanamayan birçok çevresel fenomene ışık tutabilir.”

North, “Artık nasıl olduğunu bildiğimize göre, bu sorunları aşabilir veya tedavi edebiliriz, böylece su baskını olduğunda toprakta etilen birikmez.” açıklamasını yaptı. Tabita’ya göre bu araştırma, güzel bir tesadüfün ürünüdür.

Tabita sözlerine, “İki üniversitenin ve iki ulusal laboratuvarın ortak araştırmalarını ve uzmanlığını içeren bu çalışma, tesadüfi keşiflerin çoğu zaman önemli ilerlemelere nasıl yol açtığının mükemmel bir örneğidir. Başlangıçta, çalışmalarımız burada bildirilen bulgularla görünüşte hiçbir ilişkisi olmayan tamamen ilgisiz bir araştırma problemini içeriyordu” diye devam etti.

Ekip, bakteri kükürt metabolizmasındaki belirli bir proteinin işlevini araştırırken, şaşırtıcı bir şekilde tamamen farklı bir protein setinin de dahil olduğunu gözlemledi. Bu, yeni metabolik reaksiyonların keşfi ve büyük miktarlarda etilenin beklenmedik üretimiyle sonuçlandı.

Tabita sözlerini, “Bir milyon yıldır tahmin edemediğimiz bir sonuçtu. Etilenin endüstriyel ve çevresel önemini kabul ederek, bu ortak çalışmalara başladık ve ardından tamamen yeni bir kompleks enzim sistemi keşfettik. Buna kim inanırdı?” şeklinde sonlandırdı.

Enerji Bakanlığı Bilim Dairesi, Ulusal Kanser Enstitüsü ve Ulusal Bilim Vakfı bu çalışmayı finanse etti. Çalışmanın diğer ortak yazarları Ohio Eyalet Üniversitesi’nden Kathryn Byerly, Guanqi Zhao, Sarah Young, Srividya Murali ve John Wildenthal; Colorado Eyaletinden Adrienne Narrowe; Oak Ridge Ulusal Laboratuvarı’ndan Weili Xiong ve Robert Hettich; ve Pacific Northwest Ulusal Laboratuvarı’ndan William Cannon’dır.

Kaynakça : azom.com