京都大學利用二氧化碳與海洋細菌生產生質塑膠

 

刊登日期:2022/9/22
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京都大學積極推動以二氧化碳與海洋性紅色光合細菌生產生質高分子。該細菌具有在近紅外光下利用二氧化碳進行非產氧光合作用的特性,近來京都大學更透過此項技術,成功地相繼開發出多項試作品,除了固定二氧化碳和氮氣之外,高分子的製作亦將促進空氣的資源化。

京都大學在2016年發現海洋性紅色光合細菌可生成高分子量的生質塑膠–聚羥基烷酸(PHA)。研究團隊在2016年前已知PHA是透過在缺氮培養介質中培養生成,因此將醋酸或碳酸氫鈉添加至缺氮培養介質,亦或是添加人造海水做為細胞培養所必需的碳源,這兩種化合物具有能分解成水與二氧化碳的特徵。

研究結果發現,在人造海水中加入醋酸可生產出PHA。 此外,從一部分海洋性紅色光合細菌中抽取、精製PHA時,發現其數均分子量是一般微生物產生PHA的2~3倍。當考慮提高塑膠拉伸強度或再拉伸性之際,高分子量則有其必要。若提及透過光合作用產生氧氣的生物,會聯想到地球大氣層提供氧氣的原核生物–藍綠菌(Cyanobacteria)。京都大學指出,藍綠菌約能生產出其體重10%的PHA, 而海洋性紅色光合細菌可生產出60%,由此顯見海洋紅色光合細菌的優越性。

目前京都大學亦與島津製作所、京都大學衍生新創企業Symbiobe、三井住友建設、京都府等共同建置了培養海洋性紅色光合細菌的實證工廠,將展開總量 4,000公升的大規模培養。實證工廠使用的海洋性紅色光合細菌的大小約為1~2 μm,是任何海洋都存在的細菌。為此將從京都大學陸路運輸距離範圍內的舞鶴灣採集天然海水,輸送至實證工廠,並將細小氣泡狀的二氧化碳均勻地溶解在海水中,透過在槽內循環進行培養。

目前研究團隊亦利用實證取得之PHA展開具體的製品化開發,除了製作出水產養殖用飼料、氮肥之外,Symbiobe與慶應大學衍生新創企業Spiber著手進行蜘蛛絲蛋白纖維的試作品開發。


資料來源: https://www.nikkan.co.jp/articles/view/645855
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