کاربرد باکتری Cupriavidus necator در تولید بیوپلیمرهای زیستی به عنوان جایگزینی مناسب برای پلاستیک ها

افزایش جمعیت در عصر حاضر و پیشرفت زندگی موجب روی آوردن انسان به صنایع و مواد مختلف شده است. ازاینرو تولید و انباشت ضایعات در محیط زیست از پیامدهای اجتناب ناپذیر آن میباشد. صنایع پلاستیک از مهمترین و پرکاربردترین صنایع و دارای استفاده گسترده میباشد. در سراسر دنیا سالانه حدود 200 میلیون تن پلاستیک از مشتقات نفت تولید و میلیونها تن از آن در طبیعت تخلیه میگردد. میزان تولید پسماندهای پلاستیکی در ایران سالانه 177 هزار تن میباشد. تجزیه طولانی مدت و پایداری زیاد این مواد در محیط زیست (به طور متوسط حدود 100 سال) منجر به آلودگی های جدی خواهد گردید. افزایش چشمگیر در تولید پلیمرهای تجاری، به خصوص پلاستیک در صنعت بسته بندی مواد غذایی و عدم قابلیت تجزیه بیولوژیک این ترکیبات، منجر به جلب توجه عموم به تجمع بیش از حد پسماند آن در محیطزیست و اثرات و آلودگی های آنها به علت پایداری زیاد در محیط زیست گردیده است. راهکارهای متفاوتی برای حل مسایل مربوط به ضایعات پلاستیک ارائه شده که از آن جمله میتوان به دفن، بازیافت و سوزاندن این ضایعات اشاره نمود. با این وجود هر یک از راهکارهای ذکر شده دارای معایب خاصی میباشند. دفن ضایعات مدت زمان زیادی را برای تجزیه در محیط صرف میکند و دارای اثرات زیان بخش بر حیات وحش و ارزش های زیباشناختی میباشد. سوزاندن باعث تولید آلاینده های بسیار خطرناک میگردد. فرآیند بازیافت نیز نیازمند هزینه و انرژی بسیار زیادی میباشد. همین امر موجب افزایش نگرانی ها در مورد اثرات این مواد پس از مصرف بر محیط زیست گردیده است. ازاین رو انتخاب یک جایگزین مناسب برای پلاستیک های نفتی یکی از مهمترین اهداف تحقیقات علمی و کاربردی در این زمینه میباشد. توسعه فناوری تولید پلاستیک های قابل تجزیه (بیوپلاستیک) یکی از مباحث اساسی در تحقیقات بیوتکنولوژی میباشد این مواد قابلیت تولید از طریق فرآیندهای زیستی را داشته و طی فرآیند تجزیه توسط میکروارگانیسم ها نهایتا به آب و دی اکسیدکربن تبدیل میگردند. پلیمرهای زیستی (پلی هیدروکسی آلکانوات ها) توسط گونه های باکتریایی قابل تولید هستند. باکتری Cupriavidus necator میتواند در شرایط مطلوب رشد؛ بیش از 90 درصد از وزن خشک سلولی، PHAs را در بدن خود تجمع دهد. بنابراین در صورت در دسترس بودن منبع کربنی برای رشد گونه باکتری؛ قادر به ساخت مقدار قابل ملاحظهای بیوپلیمر خواهدبود. بیوپلاستیک تولید شده برای استفاده در کاربردهای کوتاه مدت از قبیل بسته بندی مواد غذایی در مقیاس وسیع مناسب بوده و مشکلات مدیریت پسماندهای پلاستیکی را به دنبال نخواهدداشت. از طرف دیگر فرآیند تجزیه این مواد در محیط حدود 5 الی 6 هفته به طول می انجامد و در صورت تجزیه کامل این ترکیبات، مواد حاصل (آب و دی اکسیدکربن) قابل مصرف مجدد در فرآیند فتوسنتز میباشند. استفاده از منابع کربنی ارزانقیمت مانند پساب و پسماندهای مختلف در تولید انواع بیوپلاستیک راهکاری بسیار مطلوب و مقرون بهصرفه و جزو فناوری های نوین در پیش بینی امنیت غذایی است که ضمن کاهش آلودگی صنایع، محصولات مفید و سازگار با محیط زیست تولید مینماید و طی این فرآیند فاضلاب حاوی مواد آلی سرشار از کربن به عنوان منبع کربنی مناسب برای تولید بیوپلیمر پلی هیدروکسی آلکانوات تحت شرایط تخمیر میکروبی مورد استفاده قرار میگیرند.

کلیدواژه ها:

بیوپلاستیک ، پلی- 3- هیدروکسیبوتیرات ، Cupriavidus necator