Eindelijk een vervanging voor plastic?
Geavanceerde materialen
Redactieteam van de website voor technologische innovatie - 14 juli 2025
Monster van cellulosebioplastic, gesynthetiseerd door bacteriën. [Afbeelding: Universiteit van Houston]
Celluloseplastic gemaakt door bacteriën
Ondanks het immense nut en de praktische aspecten van plastic, heeft plastic geen goede reputatie. Het is duidelijk dat plastic afval de wereld teistert en milieu- en gezondheidsproblemen veroorzaakt die nog niet volledig zijn in kaart gebracht.
De hele wetenschappelijke gemeenschap is op zoek naar vervangers, maar degene die als winnaar uit de bus lijkt te komen is Abid Saadi, momenteel verbonden aan de Universiteit van Houston in de Verenigde Staten.
Saadi heeft een manier ontwikkeld om bacteriële cellulose, een biologisch afbreekbaar materiaal, om te zetten in een multifunctioneel materiaal dat plastic kan vervangen, van verpakkingsmateriaal tot verband en zelfs waterflessen.
Bacteriële cellulose is een veelbelovend biomateriaal gebleken, omdat het van nature in overvloed aanwezig, biologisch afbreekbaar en biocompatibel is. Er zijn namelijk geen zorgen over de schadelijke effecten van producten op basis van aardolie.
"We verwachten dat deze sterke, multifunctionele en milieuvriendelijke bacteriële celluloseplaten alomtegenwoordig worden en kunststoffen in verschillende sectoren gaan vervangen. Zo helpen we de schade aan het milieu te beperken", aldus professor Maksud Rahman, die de ontwikkeling van dit nieuwe bioplastic coördineert.
Roterend kweekapparaat ontwikkeld voor de productie van bacteriële cellulose. [Afbeelding: MASR Saadi et al. - 10.1038/s41467-025-60242-1]
De bacteriën begeleiden
De techniek bestaat in wezen uit het sturen van de bacteriën, die zich willekeurig verplaatsen als ze aan hun lot worden overgelaten. Dit stelt hen in staat om op een georganiseerde en voorspelbare manier cellulose te produceren.
Om het proces te vereenvoudigen, gebruikte het team een eenvoudige centrifugatiemethode. Ze creëerden een roterend kweekapparaat waarin celluloseproducerende bacteriën worden gekweekt in een zuurstofdoorlatende cilindrische incubator, die continu door een centrale schacht wordt gecentrifugeerd. Dit creëert een gerichte vloeistofstroom in de bioreactor, wat resulteert in een consistente gerichte beweging van de bacteriën.
Om de cellulose te versterken en meer functionaliteit te geven, voegde het team nanodeeltjes van boornitride toe aan de vloeistof die de bacteriën voedt.
Het resultaat zijn hybride nanosheets van bacteriële cellulose en boornitride met nog betere mechanische eigenschappen (treksterkte tot 553 MPa) en geoptimaliseerde thermische eigenschappen (drie keer hogere warmteafvoersnelheid).
"We beschrijven een eenvoudige, bottom-up, enkelvoudige en schaalbare strategie om robuuste bacteriële cellulosevellen te biosynthetiseren met uitgelijnde nanofibrillen en multifunctionele hybride nanovellen op basis van bacteriële cellulose, gebruikmakend van schuifkrachten van vloeistofstroming in een rotatiekweekapparaat. De resulterende bacteriële cellulosevellen vertonen een hoge treksterkte, flexibiliteit, vouwbaarheid, optische transparantie en mechanische stabiliteit op lange termijn", vat Rahman samen.
Artikel: Door stroming geïnduceerde 2D nanomaterialen intercaleren uitgelijnde bacteriële cellulose
Auteurs: Md Abid Shahriar Rahman Saadi, Yufei Cui, Shyam P. Bhakta, Sakib Hassan, Vijay Harikrishnan, Ivan R. Siqueira, Matteo Pasquali, Matthew Bennett, Pulickel M. Ajayan, Muhammad M. Rahman Magazine: Nature CommunicationsVol.: 16, Artikelnummer: 5825DOI: 10.1038/s41467-025-60242-1
Ander nieuws over:
inovacaotecnologica
