日本理研中心的四位研究人員發(fā)現(xiàn)了一種新的生態(tài)友好方法，它可以利用細菌制造出一種用于合成橡膠的化學(xué)物質(zhì)，這將大大減少輪胎工業(yè)未來的環(huán)境足跡。每年，世界各地的工廠生產(chǎn)超1200萬噸的有機化學(xué)物質(zhì)1,3-丁二烯用于輪胎、粘合劑、密封劑和其他塑料和橡膠產(chǎn)品。

它們的生產(chǎn)過程是能源密集型的，依賴石油，而這會導(dǎo)致氣候變化。

多年來，科學(xué)家們一直試圖利用特別設(shè)計的微生物，從而可以從更環(huán)保的原料中制造1,3-丁二烯。但之前還沒有人成功地將像葡萄糖這樣的單糖在一個簡單的步驟中轉(zhuǎn)化成化學(xué)物質(zhì)。

現(xiàn)在，通過改造細菌將葡萄糖轉(zhuǎn)化為1,3-丁二烯，Yutaro Mori和他的三位同事設(shè)計出了一種可持續(xù)的橡膠和塑料生產(chǎn)方法。他們都在日本理化學(xué)研究所可持續(xù)資源科學(xué)中心。

“我們構(gòu)建了一種新的人工代謝途徑并直接從可再生資源--葡萄糖中生產(chǎn)1,3-丁二烯，”Mori說道。

據(jù)了解，日本理研所的團隊通過關(guān)注生物制造過程的兩個部分成功實現(xiàn)了這個長期追求的目標(biāo)。他們首先設(shè)計了一種細菌酶，這種酶可以將一種生物化合物從葡萄糖轉(zhuǎn)化為1,3-丁二烯。然后，研究人員修改了一種大腸桿菌菌株從而以使用這種酶并產(chǎn)生這種化學(xué)物質(zhì)。由于1,3-丁二烯在室溫下是一種氣體，隨著細菌繼續(xù)分裂和生長，它很容易被捕獲。

在進入工業(yè)黃金時期之前，這項技術(shù)還有一段路要走。日本理研研究所的研究小組成功地在每升微生物釀造液中合成了約2克1,3-丁二烯。要想在成本上跟以石油為基礎(chǔ)的生產(chǎn)競爭，這種方法還需要更大的產(chǎn)量。

但通過一些額外的工程和優(yōu)化，Mori相信他的團隊將達到這個目標(biāo)。他們現(xiàn)在正在進一步調(diào)整這種細菌的代謝途徑以提高這種酶的效率。在跟橫濱橡膠公司和Zeon公司的合作中，日本理研所團隊也在擴大方案的規(guī)模以處理更多的微生物。

另外，研究人員還在探索利用微生物的力量從可再生資源中生產(chǎn)其他化學(xué)物質(zhì)的方法。“在對酶工程和代謝工程進行進一步研究之后，我希望我們能在不久的將來為實現(xiàn)低碳社會和可持續(xù)的生物經(jīng)濟做出重大貢獻，”Mori說道。