Publication detail

Upcycling atmospheric CO2 to polyhydroxyalkanoates via sequential chemo-biocatalytic processes

Year: 2024

Type of publication: článek v odborném periodiku

Name of source: Green Chemistry

Publisher name: Royal Society of Chemistry

Place: Cambridge

Page from-to: 11885-11898

Titles:

Language	Name	Abstract	Keywords
cze	Využití atmosférického CO2 na polyhydroxyalkanoáty prostřednictvím sekvenčních chemo-biokatalytických procesů	Snížení emisí skleníkových plynů a odklon od materiálů získaných petrochemicky jsou zásadními cíli moderního průmyslového rozvoje a společenského pokroku. Řešení těchto vzájemně propojených výzev vyžaduje inovativní a udržitelná řešení. Zde uvádíme první příklad syntézy poly[R-(–)-3-hydroxybutyrátu] (PHB) z atmosférického CO2 s využitím efektivního a integrovaného procesu, který kombinuje chemo- a bio-katalytické podmínky. Ústředním bodem našeho přístupu je vývoj imobilizovaného katalytického systému, který účinně přeměňuje atmosférický CO2 na mravenčan sodný, čímž vytváří udržitelný zdroj uhlíku pro formátotrofní organismy. Prostřednictvím Adaptive Laboratory Evolution (ALE) jsme zvýšili rychlost růstu bakterie Cupriavidus necator H16, což jí umožnilo využívat kyselinu mravenčí a mravenčan jako jediný zdroj uhlíku a energie. Vyvinutý kmen, C. necator ALE26, dosáhl 1,8násobného zvýšení maximální rychlosti růstu (µmax = 0,25 ± 0,02 h-1), což je připisováno ztrátě megaplazmidu pHG1. Při použití adaptovaného kmene uvádíme nejvyšší rychlost produkce PHB při kontinuální fermentaci s použitím C. necator pro růst na formiátu. Vývoj různých stupňů (sorpce a chemo- a biotransformace) za kompatibilních podmínek, které minimalizují počet stupňů zpracování, ukazuje velký pokrok v přeměně atmosférického CO2 na cenné biopolymery, čímž současně přispívá ke snížení skleníkových plynů v ovzduší a oběhové hospodářství biopolymerů, které snižují závislost na fosilních palivech.	kyselina mravenčí; RALSTONIA-EUTROPHA; oxid uhličitý; růst; konverze; vodík; vzduch; nanočástice; komplexy
eng	Upcycling atmospheric CO2 to polyhydroxyalkanoates via sequential chemo-biocatalytic processes	The reduction of greenhouse gas emissions and the shift away from petrochemical-derived materials are critical goals in modern industrial development and societal progress. Addressing these intertwined challenges demands innovative and sustainable solutions. Here, we present the first example of synthesizing poly[R-(-)-3-hydroxybutyrate] (PHB) from atmospheric CO2, utilizing a streamlined and integrated process that combines both chemo- and bio-catalytic conditions. Central to our approach is the development of an immobilized catalytic system that efficiently converts atmospheric CO2 into sodium formate, establishing a sustainable carbon source for formatotrophic organisms. Through Adaptive Laboratory Evolution (ALE), we enhanced the growth rate of the bacterium Cupriavidus necator H16, enabling it to utilize formic acid and formate as the sole carbon and energy sources. The evolved strain, C. necator ALE26, achieved a 1.8-fold increase in the maximum growth rate (mu(max) = 0.25 +/- 0.02 h(-1)), attributed to the loss of the megaplasmid pHG1. Employing the adapted strain, we report the highest PHB production rate in continuous fermentation using C. necator for growth on formate. The development of the different stages (sorption and chemo- and bio-transformation) under compatible conditions that minimize the number of work-up stages demonstrates a major advancement in converting atmospheric CO2 into valuable biopolymers, thus simultaneously contributing to the reduction of greenhouse gases in the atmosphere and to a circular economy of biobased polymers that diminish fossil fuel dependence.	formic-acid; ralstonia-eutropha; carbon-dioxide; growth; conversion; hydrogen; ru; air; nanoparticles; complexes

Search

Login for students

Login for employees

Publication detail

Departments

Other Parts

Map

Services

Popular Links