Biomaterial alternativo al plástico inspirado en microorganismos oceánicos

Innovación: Industria

Nuevas tecnologías de luz

2014 | Disponible para licencia

Imagen: Gaetano Cessati / Unsplash / CC BY SA - Reconocimiento de Creative Commons + ShareAlike

Descomponer químicamente los compuestos orgánicos

La gran mayoría de los procesos de ensamblaje y descomposición bioquímicos, incluso en los organismos más complejos, ocurren dentro de las células. De hecho, las células pueden realizar cientos, incluso miles de transformaciones químicas al mismo tiempo en condiciones favorables para la vida (temperatura ambiente y presión en un ambiente acuoso). Parte de la razón por la que las reacciones de descomposición (descomposición química) pueden ocurrir en condiciones tan leves es porque, con mayor frecuencia, ocurren de manera gradual, mediada por enzimas, absorbiendo o liberando pequeñas cantidades de energía en cada paso. Por ejemplo, la descomposición de la glucosa en piruvato, y la liberación de energía, ocurre en el proceso de glucólisis catalizado por enzimas de 10 pasos.

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Ensamblar químicamente compuestos orgánicos

Parte de la razón por la que las reacciones de síntesis (ensamblaje químico) pueden ocurrir en condiciones tan suaves como la temperatura ambiente y la presión en el agua se debe a que, con mayor frecuencia, ocurren de manera gradual, mediada por enzimas, absorbiendo o liberando pequeñas cantidades de energía en cada paso. Por ejemplo, la síntesis de glucosa a partir de dióxido de carbono en el ciclo de Calvin es un proceso de 15 pasos, cada paso regulado por una enzima diferente.

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Capturar, absorber o filtrar gases

El oxígeno, el dióxido de carbono y el nitrógeno son gases de particular importancia para los sistemas vivos. Los sistemas vivos obtienen estos gases del agua y el aire atrapándolos, absorbiéndolos a través de superficies o filtrándolos. Los gases son de baja densidad y viscosidad, y cuando se disuelven en líquidos, tienen una concentración muy baja, por lo que extraerlos requiere estrategias especializadas. Como resultado, los sistemas vivos usan las propiedades de los gases, líquidos y sólidos para asistir en la captura, absorción y filtración. Por ejemplo, las branquias de los peces tienen muchos filamentos para crear una gran área de superficie para maximizar la cantidad de vasos sanguíneos que entran en contacto cercano con el oxígeno disuelto en el agua.

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Capturar, absorber o filtrar entidades químicas

Los sistemas vivos a menudo requieren elementos químicos y compuestos químicos, incluidos azúcares complejos, proteínas olores, para realizar actividades críticas. Estos compuestos existen en varios estados (sólido, líquido y gas) y son ubicuos en el suelo, el agua y el aire. Esto requiere que los sistemas vivos no solo tengan formas de capturarlos, absorberlos o filtrarlos, sino también formas de diferenciarlos, seleccionando aquellos que son valiosos o dañinos. Por ejemplo, los árboles de mangle viven con sus raíces en agua salada y sedimentos. Varias especies de manglares tienen diferentes estrategias para eliminar la sal del agua que toman para que sus tejidos puedan utilizar el agua dulce.

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Okeanos

AirCarbon de Newlight Technologies utiliza microorganismos marinos para convertir el CO2 en PHB, un bioplástico fácilmente utilizable.

Beneficios

Carbono negativo
Reducción de residuos
Escalable

Aplicaciones

Elaboración
Bienes de consumo
Embalaje comercial estándar y personalizable

Objetivos de desarrollo sostenible de la ONU abordados

Objetivo 11: Ciudades y comunidades sostenibles
Objetivo 12: Producción y Consumo Responsables
Objetivo 13: Acción Climática

Bioutilización

Microorganismos oceánicos

El Desafío

Los gases de efecto invernadero están en los niveles más altos jamás registrados. Estos gases absorben la energía solar y mantienen el calor cerca de la Tierra, también conocido como efecto invernadero. El dióxido de carbono es el principal gas de efecto invernadero y se emite al quemar materiales como los combustibles fósiles. Además, los plásticos sintéticos están hechos de combustibles fósiles y pueden tardar siglos en descomponerse.

Detalles de la innovación

AirCarbon™ utiliza microorganismos oceánicos para descomponer el exceso de emisiones de gases de efecto invernadero que contienen metano. Los gases se disuelven en agua salada y los organismos producen naturalmente PHB (polihidroxibutirato) como subproducto. El PHB se puede usar en lugar del plástico sintético en aplicaciones de extrusión, película soplada, película fundida, termoformado, hilado de fibra y moldeo por inyección. Los microorganismos pueden competir con la producción de plásticos a base de aceite, como el polipropileno y el polietileno. Si el material termina en el océano, se degrada naturalmente en un año y los microorganismos pueden volver a consumirlo como alimento.

Biomaterial AirCarbon™.

Modelo biologico

Los fotoautótrofos son especies que son capaces de producir su propio alimento a través de . Así, las plantas, las algas, y algunos microbios usan dióxido de carbono como materia prima para producir energía, alimentos y productos. La fijación de carbono es parte del proceso de fotosíntesis. La luz solar, el dióxido de carbono y el agua se convierten en oxígeno y materiales orgánicos.

Ver estrategia relacionada

Estrategia biológica

La fotosíntesis produce compuestos orgánicos útiles a partir del CO2

Plantas

La fotosíntesis en las plantas produce compuestos orgánicos útiles a partir del dióxido de carbono a través de reacciones de fijación de carbono.

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