Élesztővel a műanyagok forradalmáért
Az Illinois Urbana–Champaign-i Egyetem és a Pennsylvaniai Állami Egyetem kutatói megtalálták a megoldást: a bioalapú 3-HP előállításának gazdaságos módszerét dolgozták ki. Egy savtűrő, apró élesztőfajtát, az Issatchenkia orientalis-t választották, amely alacsony pH-jú környezetben is kiválóan érzi magát, ráadásul már más szerves savak termelésénél is bizonyított. Ezzel elkerülhetők lettek azok a költséges eljárások, amelyeket más élesztők vagy baktériumok magasabb pH-igénye miatt alkalmazni kell.
A következő lépésben egy genetikailag átalakított változatot fejlesztettek ki, amely a béta-alanin útvonalon keresztül, minimális oxigénigénnyel, maximális hozamot ígér. A kutatók három különösen hatékony génváltozatot azonosítottak, ezek közül az egyik az aktív PanD enzimet is tartalmazta, amelyet többszörösen beépítettek a sejtbe. Így sikerült a 3-HP termelését laboratóriumi fermentációban 70%-os hozamra növelni, vagyis minden gramm cukorból 0,7 gramm 3-HP-t nyertek, literenként 92 grammos koncentrációval.
Költség, környezet, új piacok
Nem hagyható figyelmen kívül, hogy a 3-HP előállításának piaci kilátásai óriásiak: az akrilsav piaca 2019-ben 8 000 milliárd forintot ért el, évi 6,6 millió tonnás globális igénnyel. Következésképp, ha olcsóbban és tisztábban lehet 3-HP-t készíteni növényi alapanyagból, az nemcsak a környezetvédelem szempontjából előny, de jelentős mezőgazdasági húzóerő is.
A BioSTEAM program révén szimulálták a gyártást, amelyben a biotechnológiai eljárással készült 3-HP-t tovább alakítják akrilsavvá, majd technoökonómiai és életciklus-elemzésekkel értékelték a folyamatot. Eredményeik szerint a folyamat pénzügyileg és környezetileg is életképes, így esély nyílt az ipari szintű gyártásra.
Új felhasználási lehetőségek
A következő lépés a gyártási folyamat ipari méretű felskálázása és új, megújuló alapanyagok bevonása lesz, amellyel tovább nőhet a költséghatékonyság. Emellett a kutatók már dolgoznak azon is, hogy a módszerrel előállított 3-HP-t más fontos vegyületekké, például malonsavvá alakítsák, amelyet vitaminok, gyógyszerek, biológiailag lebomló műanyagok és növényvédő szerek gyártásához is használnak.
