Αυτά τα σύντομα άρθρα εξηγούν τι είναι η βιοκατάλυση, τη σημασία της και πώς μπορεί να χρησιμοποιηθεί προς όφελος της ανθρωπότητας και του περιβάλλοντος.
Ο στόχος αυτού του σύντομου άρθρου είναι να συνειδητοποιήσει τον αναγνώστη τη σημασία της βιοκατάλυσης και πώς μπορεί να χρησιμοποιηθεί προς όφελος της ανθρωπότητας και της θετική ατμόσφαιρα. Βιοκατάλυση αναφέρεται στη χρήση βιολογικών παραγόντων, είτε πρόκειται για ένζυμα είτε για ζωντανούς οργανισμούς για την κατάλυση χημικών αντιδράσεων. Τα ένζυμα που χρησιμοποιούνται μπορεί να είναι σε απομονωμένη μορφή ή να εκφράζονται εντός του ζωντανού οργανισμού όταν ο οργανισμός χρησιμοποιείται για την κατάλυση μιας τέτοιας αντίδρασης. Το πλεονέκτημα της χρήσης ενζύμων και ζωντανών οργανισμών είναι ότι είναι πολύ συγκεκριμένα και δεν παράγουν άσχετα προϊόντα που παρατηρείται όταν χρησιμοποιούνται χημικά για τη διεξαγωγή τέτοιων αντιδράσεων. Ένα άλλο πλεονέκτημα είναι ότι τα ένζυμα και οι ζωντανοί οργανισμοί λειτουργούν σε λιγότερο σκληρότερες συνθήκες και είναι φιλικά προς το περιβάλλον σε αντίθεση με τα χημικά που χρησιμοποιούνται για τέτοιους μετασχηματισμούς.
Η διαδικασία κατάλυσης της αντίδρασης με χρήση ενζύμων και ζωντανών οργανισμών είναι γνωστή ως βιομετασχηματισμός. Τέτοιες αντιδράσεις βιομετατροπής δεν συμβαίνουν μόνο in vivo στο ανθρώπινο σώμα (το συκώτι είναι το προτιμώμενο όργανο, όπου το κυτόχρωμα P450s χρησιμοποιείται για τη μετατροπή των ξενοβιοτικών σε νερό διαλυτές ενώσεις που μπορούν να απεκκριθούν από το σώμα), αλλά μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν ex vivo χρησιμοποιώντας μικροβιακά ένζυμα για την πραγματοποίηση αντιδράσεων που είναι ωφέλιμες για την ανθρωπότητα.
Υπάρχει πληθώρα οδών όπου γίνεται βιοκατάλυση1 και οι αντιδράσεις βιομετατροπής μπορούν να χρησιμοποιηθούν για ανθρώπινο και περιβαλλοντικό όφελος. Ένας τέτοιος τομέας που δικαιολογεί τη χρήση μιας τέτοιας τεχνολογίας είναι η παραγωγή πλαστικό υλικό, είτε πρόκειται για την κατασκευή σακουλών, κονσερβών, φιαλών ή οποιουδήποτε τέτοιου δοχείου(ων), όπως είναι χημικά κατασκευασμένο πλαστικά αποτελούν τεράστια απειλή για την περιβαλλοντική βιοποικιλότητα και είναι μη βιοαποδομήσιμα. Συσσωρεύονται στο περιβάλλον και δεν μπορούν να απαλλαγούν εύκολα. Η χρήση ενζύμων και ζωντανών οργανισμών για την παραγωγή βιοπλαστικά, πλαστικά που μπορεί να είναι εύκολα βιοαποικοδομήσιμα και να μην αποτελούν απειλή για το περιβάλλον, θα βοηθούσε όχι μόνο στη μείωση των πλαστικών απορριμμάτων που προέρχονται από χημικά αλλά και στη διατήρηση των οικοσυστημάτων και στην πρόληψη της εξαφάνισης της χλωρίδας και της πανίδας μας. Τα βιοδιασπώμενα δοχεία από βιοπλαστικό υλικό θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν σε διάφορες βιομηχανίες όπως η αγροτική βιομηχανία, η συσκευασία τροφίμων, τα ποτά και τα φαρμακευτικά προϊόντα.
Σήμερα υπάρχει μια ποικιλία τεχνολογιών για την παραγωγή βιοπλαστικών2-4. Ορισμένα έχουν επικυρωθεί στο εργαστήριο ενώ άλλα βρίσκονται ακόμη στο στάδιο της βρεφικής ηλικίας. Οι έρευνες παγκοσμίως εργάζονται σε τέτοιες τεχνολογίες για να τις καταστήσουν οικονομικά αποδοτικές5 και κλιμακούμενα ώστε να μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την παραγωγή βιοπλαστικών σε βιομηχανικό περιβάλλον. Αυτά τα βιοπλαστικά μπορούν τελικά να υποκαταστήσουν τα χημικά πλαστικά.
DOI: https://doi.org/10.29198/scieu1901
***
Πηγές)
1. Pedersen JN et al. 2019. Γενετικές και χημικές προσεγγίσεις για τη μηχανική επιφανειακών φορτίων των ενζύμων και η εφαρμογή τους στη βιοκατάλυση: Ανασκόπηση. Biotechnol Bioeng. https://doi.org/10.1002/bit.26979
2. Fai Tsang Y et al. 2019. Παραγωγή βιοπλαστικών μέσω αξιοποίησης απορριμμάτων τροφίμων. Environment International. 127. https://doi.org/10.1016/j.envint.2019.03.076
3. Costa SS et al. 2019. Τα μικροφύκη ως πηγή πολυυδροξυαλκανοϊκών (PHAs) – Μια ανασκόπηση. Int J Biol Macromol. 131. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2019.03.099
4. Johnston B et al. 2018. Η μικροβιακή παραγωγή πολυυδροξυαλκανοϊκών από απόβλητα θραύσματα πολυστυρενίου που επιτεύχθηκε με χρήση οξειδωτικής αποδόμησης. Πολυμερή (Βασιλεία). 10(9). https://doi.org/10.3390/polym10090957
5. Πουλοπούλου Ν κ.ά. 2019. Exploring Next-Generation Engineering Bioplastics: Poly(alkylene furanoate)/Poly(alkylene terephthalate) (PAF/PAT) Blends. Πολυμερή (Βασιλεία). 11(3). https://doi.org/10.3390/polym11030556
ΣΧΕΤΙΚΑ ΜΕ ΤΟΝ ΣΥΓΓΡΑΦΕΑ
Ρατζίεφ Σόνι PhD (Cambridge)
Dr Ρατζίεφ Σόνι είναι κάτοχος διδακτορικού διπλώματος στη Μοριακή Βιολογία από το Πανεπιστήμιο του Κέιμπριτζ όπου ήταν υπότροφος του Cambridge Nehru και του Schlumberger. Είναι έμπειρος επαγγελματίας βιοτεχνολογίας και έχει διατελέσει αρκετούς ανώτερους ρόλους στον ακαδημαϊκό χώρο και τη βιομηχανία.
Οι απόψεις και οι απόψεις που εκφράζονται στα ιστολόγια είναι αποκλειστικά του/των συγγραφέα/ών και άλλων συνεργατών, εάν υπάρχουν.
