Plastiklerin Anahtar Bileşenini Yapmak için Yeni Bir Yöntem
Bilim adamları, fosil yakıt kullanmadan plastik üretmek için bazı bakterilerin kimyasal etilen üretmesinin daha önceden bilinmeyen bir yolunu keşfettiler.
27 Ağustos 2020 tarihinde Science dergisinde yayınlanan makale, bakterilerin etilen gazını hayatta kalmak için ihtiyaç duydukları kükürt metabolizmasının bir yan ürünü olarak yarattığını gösterdi.
Çalışmanın baş yazarı ve Ohio Eyalet Üniversitesi’nde Mikrobiyoloji araştırmacısı olan Justin North, bakterilerinin bunu yapmak için kullandığı sürecin üretimde çok değerli hale gelebileceğini söyledi.
North, “Plastik üretiminde fosil yakıt kaynaklarının yerini alabilecek büyük miktarda etilen gazı üretmek için önemli bir teknolojik engeli kırmış olabiliriz.” dedi.
“Endüstriyel açıdan önemli miktarlarda etilen gazı üretmek ve bu bakteri türlerini geliştirmek için hala yapılacak çok iş var. Ama bu kapıyı açıyor.”
Ohio Eyaletinden araştırmacılar bu çalışmada; Colorado Eyalet Üniversitesi, Oak Ridge Ulusal Laboratuvarı ve Pasifik Kuzeybatı Ulusal Laboratuvarı’ndan meslektaşları ile çalıştılar.
North, Etilenin kimya endüstrisinde neredeyse tüm plastiklerin yapımında yaygın olarak kullanıldığını söyledi. Üretimde diğer organik bileşenlerden daha fazla kullanılır.
Şu anda etilen oluşturmak için petrol veya doğal gaz kullanılıyor. Ohio Eyalet Üniversitesi’nde Mikrobiyoloji profesörü ve araştırmanın kıdemli yazarı Robert Tabita, diğer araştırmacıların kimyasalı da oluşturabilen bakteri keşfettiklerini fakat bunu kullanırken teknolojik bir engelle karşılaştıklarını ve bu bariyerin de kimyasal sürecin bir parçası olan oksijen ihtiyacı olduğunu söyledi.
Ohio’da seçkin bir bilim adamı olan Tabita, “Oksijen artı Etilen patlayıcıdır ve bu onu üretimde kullanmak için büyük bir engeldir ” dedi. “Fakat etilen üretmek için keşfettiğimiz bakteriyel sistem oksijensiz çalışıyor ve bu bize önemli bir teknolojik avantaj sağlıyor.”
Bu keşif, araştırmacılar Rhodospirillum rubrum bakterileri üzerinde çalışırken Tabita’nın Ohio Eyaleti’ndeki laboratuvarında yapıldı. Bakterilerin büyümek için ihtiyaç duydukları kükürdü metiltiyo etanolden aldıklarını fark ettiler.
North, “Bakterilerin bunu nasıl yaptıklarını anlamaya çalışıyorduk çünkü bunun nasıl oluştuğuyla ilgili bilinen bir kimyasal reaksiyon yoktu.” dedi. Bu, onun bakterilerin hangi gazları ürettiklerini görmeye karar verdiği ve bu gazların içinde etilen gazının da olduğunu farkettiği andı.
Colorado Eyalet Üniversitesi ve iki ulusal laboratuvardan meslektaşlarıyla çalışan North, Tabita ve diğer Ohio Eyalet Üniversitesi çalışanları, daha önceden bilinmeyen, North’un etilenin “mutlu yan ürün” adını verdiği bakterilerin ihtiyaç duyduğu sülfürü serbest bırakan süreci belirlemeyi başardılar.
Hepsi bu kadar değildi: Araştırmacılar ayrıca bu bakterilerin, güçlü bir sera gazı olan metan oluşturmak için dimetil sülfit kullandığını da keşfettiler. North, tüm bu çalışmanın laboratuvarda yapıldığını, böylece bu prosesin çevrede ne kadar yaygın olduğunu göstereceğini söyledi.
Fakat araştırmacılar bu yeni keşfedilen etilen üretim prosesinin hayati sonuçları olabileceği bir durum tespit ettiler.
Colorado Eyalet Üniversitesi’nde Toprak ve Mahsul Bilimi doçenti olan çalışmanın ortak yazarı Kelly Wrighton, “Etilen, doğru miktarlarda olunca bitkilerinin büyümesi ve sağlığı için anahtar olan önemli bir bitki hormondur. Fakat aynı zamanda yüksek miktarlarda olursa bitkinin büyümesine zararlı da olabilir.” dedi. Wrighton, bu yeni keşfedilen yolun, aşırı sulanmış ve suya doymuş topraklarda etilenin inhibitör seviyelerde birikmesine ve bunun da geniş çaplı bir mahsul hasarına sebep olabileceği gibi daha önce açıklanamayan çevresel fenomenlere ışık tutabileceğini söyledi.
North ekliyor; “Artık nasıl olduğunu bildiğimiz için bu sorunları önleyebilir veya tedavi edebiliriz, böylece su baskını meydana geldiğinde etilen toprakta birikmez.”
Tabita, bu araştırmanın mutlu bir kaza sonucunda olduğunu söyledi. “İki üniversitenin ve iki ulusal laboratuvarın ortak araştırmalarını ve uzmanlığını içeren bu çalışma, tesadüfi bulguların genellikle nasıl önemli ilerlemelere yol açtığının mükemmel bir örneğidir” dedi.
“Başlangıçta, çalışmalarımız burada belirtilen bulgulardan tamamen farklı bir araştırma problemini içeriyordu.”
Araştırmacılar, belirli bir proteinin bakteri kükürt metabolizmasındaki rolünü incelerken, beklenmedik şekilde tamamen farklı bir protein grubunun da dahil olduğunu belirttiler. Bu, yeni metabolik reaksiyonların ve büyük miktarlarda etilenin beklenmedik üretiminin keşfedilmesine yol açtı.
Tabita, “Bu bir milyon yıldır tahmin edemeyeceğimiz bir sonuçtu.” dedi.
“Etilenin endüstriyel ve çevresel öneminin farkında olarak, bu ortak çalışmalara giriştik ve daha sonra tamamen yeni bir kompleks enzim sistemi keşfettik. Buna kim inanabilirdi ki?”
Bu araştırma; Enerji Bakanlığı’nın Bilim Ofisi, Ulusal Kanser Enstitüsü ve Ulusal Bilim Vakfı tarafından desteklendi.
Kaynak : sciencedaily.com
