Bakterier kan være nøglen til at erstatte 'evighedskemikalier’
Der er stor sandsynlighed for, at du på et eller andet tidspunkt i dag vil gøre brug af et produkt, der indeholder fluorstoffer. En fjerdedel af alle lægemidler indeholder f.eks. fluor(opens in new window) på den ene eller anden måde, mens fluorerede polymerer(opens in new window) findes i alt fra slip-let-belægninger til gryder til vandafvisende tekstiler. En af grundene til deres anvendelighed er, at fluorerede molekyler er meget stabile - den binding, der dannes mellem kulstof- og fluoratomer, er utrolig stærk. Men det er netop denne styrke, der gør fluorerede kemikalier så vanskelige at nedbryde og genanvende. Når der er mange fluoratomer til stede i disse fluorforbindelser, kaldes de evighedskemikalier(opens in new window). "Disse fluorerede molekyler produceres typisk med petrokemikalier, der stammer fra olie", forklarer SinFonia(opens in new window) projektkoordinator Pablo Iván Nikel fra Danmarks Tekniske Universitet(opens in new window). "Det er meget miljøbelastende, og affaldsstrømme er meget vanskelige at behandle."
Biologisk konstruerede bakterier til at producere polymerer
Spørgsmålet, som SinFonia-projektet stillede, var, om fluorforbindelser kunne fremstilles på en mere bæredygtig måde ved at bruge vedvarende ressourcer til at producere biologisk nedbrydelige forbindelser med lignende egenskaber - og dermed undgå 'evighedskemikalier'. Projektteamet landede på ideen om at lave fabrikker for biotekniske bakteriecelle-'fabrikker' til at producere polymerer, byggestenene i plastik. Det første skridt i denne proces var at screene og identificere enzymer, der kunne forbinde kulstof- og fluoratomer for at skabe organofluoriner. Det blev opdaget, at kun omkring 20 enzymer kan gøre det - et utroligt lille antal. Det næste skridt var at bruge disse grundlæggende fluorerede molekyler til gradvist at skabe mere komplekse biokemiske netværk i cellerne. Gennem denne proces var projektet i stand til at demonstrere, at bakterier kan bruges til at producere polymere byggesten.
Samme fysiske egenskaber som konventionelle materialer
Projektet gik dog et skridt videre. "Vi indså, at en stor del af alle fluorerede molekyler, der produceres i industrien, ender i fluorholdige plastmaterialer", siger Nikel. "Vi ville se, om vi kunne fremstille plastik ved hjælp af levende celler med lavere koncentrationer af fluor, men med de samme fysiske egenskaber som konventionelle fluormaterialer." Nikel bemærker, at i konventionelle polymerer er kulstofatomer typisk mættet med fluor. De polymerer, der produceres i SinFonias nye bakteriebaserede proces, indeholder dog langt mindre fluor. "Vi var i stand til at vise, at selv om vores bæredygtigt producerede polymerer indeholder en smule fluor, var de i stand til at bevare mange af fordelene ved stærkt fluorerede materialer," bemærker han. "Det var et af de mest virkningsfulde resultater af projektet."
Forbrugerne er åbne over for bæredygtige alternativer
Industrielle partnere i konsortiet har været hurtige til at identificere den potentielle markedsværdi af disse molekyler. Siden projektet blev afsluttet, er der blevet oprettet en spin-off-virksomhed, som vil undersøge, hvordan denne innovation kan kommercialiseres. Projektet har også testet vandet med hensyn til forbrugernes accept. Undersøgelser har vist, at forbrugerne i vid udstrækning er åbne over for at bruge polymerer, der er produceret af bakterier, og at de er meget opmærksomme på problemet med 'evighedskemikalier'. "Vi er stadig i de tidlige stadier af udviklingen," tilføjer Nikel. "Vi er nødt til at konsolidere vores resultater og selvfølgelig opskalere vores teknologi. En ting er at vise, hvordan det fungerer i laboratoriet, men noget andet er at producere store mængder polymerer på en omkostningseffektiv måde, så de kan erstatte evighedskemikalier. Vi er dog sikre på, at resultaterne af projektet vil føre til bæredygtig brug og produktion af fluorholdige materialer."
