Des bactéries conçues pour faire des produits chimiques clés une source renouvelable de caoutchouc synthétique

Engineered Microbes Synthetic Rubber
Caoutchouc synthétique produit par des bactéries

Corps 1 : Une photo montrant du 1,3-butadiène fabriqué à partir de bactéries. Crédit : © 2021 Yokohama Caoutchouté

Les micro-organismes sont conçus pour convertir le sucre en un produit chimique présent dans les roues.

L’empreinte environnementale future de l’industrie des roues pourrait être considérablement réduite grâce à une toute nouvelle méthode écologique découverte par quatre chercheurs de RIKEN qui utilise des bactéries pour fabriquer une substance chimique utilisée dans le caoutchouc synthétique.

Chaque année, les installations industrielles du monde entier produisent plus de 12 millions de tonnes métriques du produit chimique naturel 1, 3-butadiène, qui est utilisé dans les roues, les adhésifs, les produits d’étanchéité, ainsi que d’autres produits en plastique et caoutchoutés. Ils le créent par un bon processus énergivore qui repose sur le pétrole, qui contribue généralement à modifier le climat.

Caoutchouc synthétique de microbes d'ingénierie

Des chercheurs du RIKEN Center for Eco friendly Resource Science possèdent des microbes conçus pour convertir le sucre en un produit chimique trouvé dans le caoutchouc artificiel. Crédit : © 2021 RIKEN Middle for Sustainable Source Science

Les scientifiques ont tenté pendant de nombreuses années de créer un 3-butadiène à partir de composants de départ beaucoup plus respectueux de l’environnement en utilisant des micro-organismes spécialement conçus. Mais personne acquise auparavant n’a réussi à transformer un glucose simple tel que le glucose en produit chimique en une seule étape.

À ce stade, en concevant des bactéries pour convertir le sucre dans le sang en 1, 3-butadiène, Yutaro Mori trois grands collègues, presque tous au RIKEN Middle for Sustainable Useful Resource Science, ont inventé une méthode durable de production de caoutchouc et de plastique. .

“Nous avons construit une histoire de voie métabolique artificielle et produit un, 3-butadiène directement à partir de la source renouvelable-glucose”, explique Mori.

Le groupe RIKEN a réussi cet objectif longtemps recherché en se concentrant sur deux parties du processus de bioproduction particulier. Ces personnes ont d’abord conçu l’enzyme bactérienne qui pourrait convertir un composé naturel pouvant être créé à partir du glucose directement en 1,3-butadiène (Figure 1). Les scientifiques ont alors modifié le stress de la bactérie Escherichia coli d’utiliser cette enzyme et de produire la substance chimique. Étant donné que le 1,3-butadiène est un gaz à température ambiante, il pourrait être facilement capturé puisque les bactéries continuent de se séparer et de se développer.

La technique a néanmoins une petite approche à prendre avant d’attendre avec impatience le prime time industriel. L’équipe particulière de RIKEN n’a pu synthétiser qu’environ deux grammes de 1,3-butadiène par litre associé à une infusion microbienne. Des quantités beaucoup plus importantes seront nécessaires pour que la méthode soit compétitive en termes de prix avec la production à base de pétrole.

En utilisant quelques cadres et optimisations supplémentaires, Mori pense que son groupe y arrivera. Ce sont maintenant d’autres petits ajustements des voies métaboliques de la bactérie et l’amélioration de l’efficacité de l’enzyme. En collaboration avec les sociétés Yokohama Rubberized et Zeon Company, le groupe RIKEN adapte également le protocole pour travailler avec de plus grands volumes de micro-organismes.

Les experts explorent également des méthodes pour exploiter la puissance associée aux microbes pour produire des produits chimiques supplémentaires à partir de ressources alternatives. “Après avoir mené des recherches supplémentaires sur l’ingénierie enzymatique et l’ingénierie métabolique, j’espère vraiment que nous serons en mesure de créer une contribution substantielle afin de réaliser une société à faible émission de carbone et une bioéconomie durable dans un avenir pas si lointain”, déclare Mori.

Recherche : « Biosynthèse directe du 1, 3-butadiène dans Escherichia coli avec un férulique sur mesure acide decarboxylase mutant” par Yutaro Mori, Shuhei Noda, Tomokazu Shirai et Akihiko Kondo, 13 avril 2021, Communication Nature .
DOI : 10. 1038/s41467-021-22504-6

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