211service.com
Rubber van Microbes
In samenwerking met Goodyear heeft het biotechnologiebedrijf Genencor bacteriën ontwikkeld die isopreen - de chemische stof die wordt gebruikt om bandenrubber te maken - maken van suikers die zijn afgeleid van biomassa. Maar het opvoeren van de microbiële productie van isopreen tot een zodanige schaal dat het kan concurreren met van aardolie afgeleid rubber, is een grote uitdaging gebleken.
Vernieuwbaar rubber: Deze prototypeband is gemaakt met bio-isopreen, een chemische stof die wordt geproduceerd door genetisch gemanipuleerde bacteriën.
Gisteren bij de American Chemical Society bijeenkomst in San Francisco, onderzoekers van een in Palo Alto, CA gevestigde onderzoeksafdeling van Genencor beschreef verdere wijzigingen aan de metabole routes van de microben die de opbrengst van bio-isopreen verbeteren. Het bedrijf zal volgend jaar besluiten nemen over de plannen voor de bouw van een proeffabriek voor bio-isopreen.
Microben inclusief E coli maken van nature kleine hoeveelheden isopreen aan als onderdeel van hun metabolisme, maar lang niet genoeg om op industriële schaal te worden gebruikt. Om de opbrengst te verbeteren, hebben bio-ingenieurs bij Genencor, dat in 2007 begon te werken aan bacteriële systemen voor de productie van isopreen, aanvankelijk wijzigingen aangebracht in twee metabole routes die samenkomen om een isopreenprecursor te creëren. Maar de opbrengsten waren nog steeds laag omdat de bestaande genetische machinerie van de bacterie een kronkelend pad volgt om isopreen uit deze voorloper te maken. In de meest recente resultaten voegde het bedrijf toe aan de E coli een plantengen dat codeert voor isopreensynthase, een enzym dat de voorloper direct omzet in isopreen.
Isopreen, een gas bij kamertemperatuur, borrelt uit de cellen zonder ze te beschadigen, en vervolgens uit de fermentatiebouillon. Rich Laduca, senior directeur bedrijfsontwikkeling van Genencor, zegt dat dit systeem zonder verfijning 99 procent zuiver isopreengas kan produceren. Zuiverheid is van cruciaal belang omdat sporenverontreinigingen de katalysatoren kunnen vervuilen die worden gebruikt om isopreen te polymeriseren om synthetisch rubber te maken. Goodyear heeft bio-isopreen van Genencor gebruikt om synthetisch rubber te maken, dat vervolgens werd gebruikt om verschillende prototypebanden te maken.
We zijn op zoek naar hernieuwbare bronnen om onze afhankelijkheid van buitenlandse olie te verminderen, zegt Jesse Roeck, directeur wereldwijde materiaalkunde bij Goodyear. Roeck zegt dat het isopreenwerk nog een onderzoeksproject is, maar dat de chemische stof over drie tot vijf jaar in banden op de markt kan zijn. Op gewichtsbasis maakt isopreen ongeveer een kwart uit van het materiaal dat wordt gebruikt om een band te maken. Roeck zegt dat het bedrijf ook voor de andere materialen op zoek is naar hernieuwbare bronnen.
Terwijl Genencor het proces in een proeffabriek gaat opschalen, zegt Laduca dat ze nog steeds bezig zijn om de opbrengsten verder te verbeteren. We hebben de kristalstructuur van het [plantaardige] enzym bepaald en zijn bezig dit aan te passen, zegt Laduca. Genencor ontwikkelde het basis bio-isopreensysteem in de goed gekarakteriseerde E coli maar zal nu experimenteren met het transplanteren van de metabole routes die het heeft ontwikkeld in andere bacteriën die sneller groeien.
De Amerikaanse markt voor puur isopreen bedraagt tegenwoordig twee miljard pond per jaar; 60 procent daarvan wordt gebruikt in banden en de rest wordt gebruikt in lijmen en speciale chemicaliën. Genencor hoopt de chemische stof ook te gebruiken als bouwsteen voor biobrandstoffen. Door twee isopreenmoleculen te koppelen, ontstaat een brandstof die met benzine kan worden gemengd; groep drie maakt een chemische stof met eigenschappen geschikt voor vermenging met diesel. Isopreen kan ook worden gebruikt als bouwsteen voor het maken van vliegtuigbrandstoffen.