Как почвенная бактерия поможет превратить растительные отходы в ценное сырье?

Лигнин, твердый полимер, обеспечивающий механическую прочность древесины лиственных и хвойных пород, является одним из самых распространенных полимеров на Земле. Ежегодно в сельском и лесном хозяйстве образуется около 100 миллионов тонн отходов лигнина. При этом примерно 98% лигнина, получаемого как побочный продукт лесной промышленности, выбрасывается.
Как почвенная бактерия поможет превратить растительные отходы в ценное сырье?
Изображение носит иллюстративный характер

Существующие химические процессы переработки лигнина для получения ценных соединений («валоризации») далеки от экологичности. Они опираются на исходные соединения нефтяного происхождения, требуют использования катализаторов на основе тяжелых металлов, высоких температур (свыше 400°C), высокого давления, сильных кислот и ядовитых растворителей. Эти методы являются невозобновляемыми, токсичными, дорогостоящими и наносят вред окружающей среде.

Особую сложность представляет лигнин лиственных пород древесины, состоящий из двух ключевых химических компонентов. Если для одного из них (присутствующего также в лигнине хвойных пород) уже существовали ферментативные методы расщепления, то для второго, более сложного компонента, составляющего около 50% отходов лигнина лиственных пород, биологических процессов расщепления известно не было.

Решение было найдено в микробном мире. Исследователи выявили новый фермент у почвенной бактерии _Amycolatopsis thermoflava_. Этот фермент способен перерабатывать молекулы лигнина, используя для реакции пероксид водорода. Данный подход относится к методам «зеленой химии».

Использование этого фермента делает процесс валоризации лигнина значительно менее вредным для окружающей среды и потенциально более дешевым. Важно, что он позволяет перерабатывать ранее труднодоступный второй компонент лигнина лиственных пород, превращая огромный поток отходов в ценный ресурс.

Новый ферментативный процесс позволяет извлекать из отходов лигнина высокоценные молекулы. Эти молекулы служат строительными блоками для синтеза таких соединений, как ароматизаторы, отдушки, компоненты топлива и терапевтические препараты, используемые в медицинской химии.

Таким образом, отходы лигнина могут стать перспективным возобновляемым и устойчивым сырьем, заменяющим химические вещества, получаемые в настоящее время из ископаемого топлива. Новый каталитический метод способствует развитию «фабрик ферментов» для зеленой химии и биоперерабатывающих заводов.

Исследовательская группа использует открытый фермент в качестве модели для модификации других ферментов, придавая им способность работать с использованием пероксида водорода. Целью является разработка будущих подходов зеленой химии для получения высокоценных химикатов для индустрии ароматизаторов, отдушек и медицинской химии.

Ключевыми фигурами в этом исследовании являются доктор Фиона Уилан, специалист по криоэлектронной микроскопии из центра Adelaide Microscopy Университета Аделаиды, и доцент Стивен Белл из Школы физики, химии и наук о Земле Университета Аделаиды. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Communications.

В природе биологическое разложение лигнина представляет собой сложный процесс с участием микробного сообщества. Предполагается, что грибковые ферменты разрушают крупные полимеры, а бактерии затем перерабатывают более мелкие соединения для получения энергии.


Новое на сайте

19521Банковский троян VENON на Rust атакует Бразилию с помощью девяти техник обхода защиты 19520Бонобо агрессивны не меньше шимпанзе, но всё решают самки 19519Почему 600-килограммовый зонд NASA падает на Землю из-за солнечной активности? 19518«Липовый календарь»: как расписание превращает работников в расходный материал 19517Вредоносные Rust-пакеты и ИИ-бот крадут секреты разработчиков через CI/CD-пайплайны 19516Как хакеры за 72 часа превратили npm-пакет в ключ от целого облака AWS 19515Как WebDAV-диск и поддельная капча помогают обойти антивирус? 19514Могут ли простые числа скрываться внутри чёрных дыр? 19513Метеорит пробил крышу дома в Германии — откуда взялся огненный шар над Европой? 19512Уязвимости LeakyLooker в Google Looker Studio открывали доступ к чужим базам данных 19511Почему тысячи серверов оказываются открытой дверью для хакеров, хотя могли бы ею не быть? 19510Как исследователи за четыре минуты заставили ИИ-браузер Perplexity Comet попасться на... 19509Может ли женщина без влагалища и шейки матки зачать ребёнка естественным путём? 19508Зачем учёные из Вены создали QR-код, который невозможно увидеть без электронного... 19507Девять уязвимостей CrackArmor позволяют получить root-доступ через модуль безопасности...
Ссылка