Alger bruges til at forsøge at løse plastikproblemet

Af Babetta L. Marrone

Forestil dig vores verden uden plastik – det findes overalt, lige fra byggeri og elektronik til transport og emballage. Den generelle styrke og holdbarhed gør plast så nyttig, men den gør også plast til en af de vigtigste forureningsårsager.

I henhold til en undersøgelse fra National Center for Ecological Analysis and Synthesis ved University of California-Santa Barbara ender op mod 13 millioner tons plast hvert år i havene. Denne undersøgelse viste også, at omkring halvdelen af de 300 millioner tons plastik, der produceres på verdensplan årligt, kun bruges én gang. For at sætte disse tal i perspektiv kan man se, at alene USA i 2014 solgte mere end 100 milliarder drikkeflasker af plastik, som står for 14 procent af USA’s forurening på trods af genbrugsindsatsen.

Plastik kan tage op til 1.000 år at nedbryde på lossepladser og i havene. Tyndere plastik, som f.eks. det plastik, der anvendes til vandflasker, kan tage mere end 450 år at nedbryde.

For at løse dette problem har forskere på Los Alamos National Laboratory udviklet en alternativ metode til bæredygtig fremstilling af plastik, der ikke kun er holdbart, men også let bionedbrydeligt.

Der fremstilles i dag typisk plastik ved hjælp af kemikalier, der stammer fra olie, en begrænset, ikke-bæredygtig ressource. Plast er syntetisk og består typisk af det, der kaldes organiske polymerer. Sådanne polymerer er fremstillet af mindre, identiske molekyler, der er bundet sammen. Nogle polymerer forekommer i naturen (cellulose består f.eks. af sukkermolekyler), mens andre fremstilles kunstigt (f.eks. nylon, teflon og polyvinylchlorid, mere almindeligt kendt som PVC).

I stedet for at bruge olie til fremstilling af syntetisk plast søger Los Alamos efter en alternativ, miljøvenlig ressource – alger. Alger, der allerede er en levedygtig alternativ energiressource til brændstof, kan også vise sig at være nyttige som et grundmateriale til at skabe biologisk baserede polymerer, almindeligvis kendt som biopolymerer, der er stærke og holdbare, men nedbrydes hurtigere end deres petroleumsbaserede modstykker.

Det er ikke nogen nem opgave at finde ud af, hvilke alger der er bedst egnet som grundmateriale til fremstilling af biopolymerer. Der findes mange typer alger, lige fra de mikroskopiske (såsom blågrønalger eller cyanobakterier, kaldet på grund af deres blågrønne farve) til store alger, der kan blive mere end 30 meter lange. For at indkredse, hvilken type der er bedst egnet til fremstilling af bionedbrydelig plast, arbejder tre laboratoriehold med forskellige mål.

Et hold, primært biologer, undersøger de biologiske egenskaber, der findes i alle algearter. De er især interesserede i de enkelte algers genetiske sammensætning, deres genom, som indeholder alle de biologiske oplysninger, der er nødvendige for at syntetisere byggestenene til fremstilling af biopolymerer. Det andet hold, der primært består af kemikere, undersøger de kemiske processer, der er nødvendige for at opdage, designe og fremstille nye biopolymerer, der er lige så stærke og holdbare som oliebaserede plastmaterialer, men som nedbrydes meget hurtigere.

Det kan tage mange årtier at gennemgå sådanne bjerge af oplysninger, så et tredje hold anvender maskinlæringsanalyser for at fremskynde arbejdet. Maskinlæringsalgoritmer kan faktisk lære af data, identificere mønstre og endda træffe beslutninger, alt sammen uden menneskelig deltagelse.

Ved at udnytte det rige og vidtstrakte landskab af algebiologi og polymerkemi vil vi skabe en ramme, hvorfra vi kan designe en ny generation af biopolymerer, der kan tjene som grundlag for revolutionerende nye bioplastmaterialer. Sådanne bioplastmaterialer kan forhindre, at de bidrager til problemer såsom Great Pacific Garbage Patch ud for Californiens kyst. Denne plet, der er dobbelt så stor som Texas, indeholder seks gange mere plastik end livet i havet. Bioplast er en måde at blive ved med at bruge plastik på uden at forurene jorden og vandet i de kommende generationer.

Babetta L. Marrone, der er seniorforsker i gruppen for bioenergi og biovidenskab ved Los Alamos National Laboratory, er hovedforsker på det nye projekt, der finansieres af Los Alamos, “Biomanufacturing with Intelligent Adaptive Control (BioManIAC)”. Hun er også programleder for biobrændstoffer på Los Alamos og fører tilsyn med projekter, der finansieres af energiministeriets Bioenergy Technologies Office.

Denne historie blev første gang bragt i Santa Fe New Mexican.