Wie Kunststoff isolieren abbauenden Bakterien aus dem Boden!

5 Schritt:Schritt 1: Materialien Schritt 2: Making the Winogradsky Spalte Schritt 3: Ergebnisse Schritt 4: Mein Experiment / Coole Berechnungen Schritt 5: Der nächste Schritt

Wie Kunststoff isolieren abbauenden Bakterien aus dem Boden!

Wie Kunststoff isolieren abbauenden Bakterien aus dem Boden!

Mit all der Publicity, wie Kunststoffe häufen sich in Deponien und das Meer hat es eine Voraussetzung, dass die Kunststoffe sind nicht in der Lage den Abbau. Während meiner under als Mikrobiologie Haupt an Cal Poly SLO interessierte ich mich für Umweltmikrobiologie. Während dieser Zeit habe ich einen Link zu einem Artikel über eine kanadische Teenager, Daniel Burd, der eine aerobe gefunden gegeben (wächst in Anwesenheit von Sauerstoff) Bakterien, die Kunststoff abbauen können. Gut, das hat mir denken, vielleicht die ganze Idee, dass Kunststoffe tatsächlich sinnvoll abgebaut werden, ich meine, es gibt einige wirklich komplexe Moleküle in der Natur, die abgebaut werden können, warum nicht der einfache Aufbau von Kunststoffen. So begann ich Planung eines Experimentes, sucht anaeroben (wächst ohne Sauerstoff) Bakterien, die unter Verwendung eines Kunststoff Winogradsky Säule, die von Boden an der Unterseite der Säule und Flüssigkeit an der Oberfläche der Säule besteht verschlechtern, die Begrenzung der Menge an Luft, diffundieren in den Boden. Ich tat dies mit der Hoffnung, dass, wenn ich Plastikabbauenden Bakterien finden konnten, ich könnte eine mikrobielle Brennstoffzelle, die im wesentlichen Abbau Kunststoff würde machen und produzieren Strom zur gleichen Zeit. Ja, ein wenig ehrgeizig, aber einen Versuch wert. Wenn Sie daran interessiert, wie ich durch die Entwicklung des Verfahrens und der Ergebnisse wenden Sie sich bitte an die folgenden Absätze zu lesen. Wenn Sie nur wollen, um direkt zum Geschäft fahren Sie mit der nächsten Seite!

Mit einer vagen Vorstellung davon, was Daniel Burd hatten mit seiner aeroben Experiment getan habe ich beschlossen, ein ähnliches Experiment zu entwerfen. In nur einer kleinen Probe des Bodens gibt es buchstäblich Millionen von Bakterien, die meisten sind nicht in einem Labor kultiviert werden. Diese Bakterien und ihre Beziehungen sind so kompliziert, dass wir nie in der Lage, das Verständnis der genauen Ökologie von einer Population von Mikroben in einem Löffel Boden sein. Mit dieser allgemeinen Idee im Kopf machte es Sinn für mich, dass, wenn in einem extremen Umfeld setzen, würden die Mikroben, um zu überleben anzupassen. Die nette Sache mit Mikroben ist ihre Fähigkeit, schnell anpassen, Ein- und Ausschalten einer Vielzahl von Stoffwechselwegen am besten nutzen die Ressourcen zur Verfügung stellt. Das ist genau das, warum Mikroben können fast überall auf der Welt gefunden werden. Also meine Idee war, Bodenmikroben in einer Umgebung voll von all den leckeren Elemente, die sie verwenden, um zu wachsen gesetzt. Ich habe Bushnell Hass Broth, die Magnesiumsulfat, Calciumchlorid, Monokaliumphosphat, Dikaliumphosphat, Ammoniumnitrat, und Eisenchlorid zusammengesetzt ist. Oder wenn Sie es besser in Bezug auf Elemente (Mg, S, O, Ca, Cl, K, N, H, Fe) zu sehen. Sie werden feststellen, dass es ein wesentliches Element fehlt in dieser Lösung, Kohlenstoff. Nun zum Glück für uns Kunststoff besteht aus Kohlenstoff (und Wasserstoff) in langen Ketten. Da Carbon ist absolut notwendig für die Mikroben zu wachsen (und alle bekannten Lebens wirklich) Ich hatte gehofft, dass mit allen anderen Zutaten, die ihnen die Mikroben würde den Kohlenstoff zu verwenden fand auf der Kunststoff zu wachsen und zum Glück war ich richtig. So werde ich Ihnen in wenigen wirklich einfachen Schritten zeigen, wie Sie Plastikabbauenden Bakterien aus dem Boden zu finden (Ich habe Deponie Boden aber ich glaube, jeder Boden funktionieren würde).

Momentan arbeite ich an, ein Lehrer zu arbeiten und es ist meine persönliche Überzeugung, dass die Veröffentlichung dieser Forschung für Gewinn würde wirklich besiege die purpose.This würde Zugriff auf die meisten Menschen nehmen (wer hätte, um einige ernsthafte Bargeld Gabel über, nur um es zu betrachten) , vor allem, wenn dies zu einem echten, spürbaren Unterschied für einen echten Umweltproblem wir heute konfrontiert werden. So lade ich Sie, dieses Experiment auf eigene Faust durchzuführen, zu sehen, welche Art von Ergebnissen erhalten und zusammenarbeiten unsere Ergebnisse. Bitte lassen Rückgespräch für mich in den Kommentaren, denn dies ist mein erster instructable und ich möchte es die beste es sein könnte zu machen. Vielen Dank :)

Schritt 1: Materialien



Wie Kunststoff isolieren abbauenden Bakterien aus dem Boden!

Wie Kunststoff isolieren abbauenden Bakterien aus dem Boden!

Wie Kunststoff isolieren abbauenden Bakterien aus dem Boden!

Wie Kunststoff isolieren abbauenden Bakterien aus dem Boden!

Zuerst müssen Sie Ihre Materialien:
- Mindestens 1 leeren 2-Liter-Soda-Flasche (. Schneiden Sie die Spitze, siehe Bilder unten Ich habe 4)
- Bushnell Hass Broth (http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/FLUKA/B5051?lang=en&region=US)
- Boden (versuchen, ein paar Meter graben für eine bessere Chance auf anaerobe Bakterien)
- Eine genaue Waage (vorzugsweise genau auf die tausend ex: 2.008g)
- Schneiden Sie Streifen von Plastiktüten
- Petrischalen und Agar (I verwendet TSA, Hafermehl-Agar, und Czapek-Agar, nur um eine gute Auswahl haben)
- Autoklav
- Plombierbare Reagenzgläser
- Sterile Handschuhe
- Bunsenbrenner
- Pinzette
- Impföse

Schritt 2: Making the Winogradsky Spalte

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Einen Winogradsky Spalte für dieses Experiment ist sehr einfach.

1. Legen Sie die Boden Sie in die leeren Plastikflaschen gesammelt.
2. Fügen Sie den Bushnell Hass Broth in die Kunststoff-Flasche, so dass er die Flüssigkeit mehrere Zoll über der Oberseite des Bodens erstreckt.
3. Nehmen Sie Ihre Plastik Sie testen und gewogen (je genauer die Skala, desto besser)
4. Setzen Sie die Kunststoff in den Boden (es einfacher sein, wenn Sie ein Utensil zu verwenden, wie ein Messer oder Gabel)
5. Verschließen Sie den oberen Teil der Flasche wieder auf
6. Und warten .... (wählen, was Zeit, die Sie möchten, habe ich 4 Monate). Achten Sie darauf, Beobachtungen zu machen und nehmen eine Menge Bilder von Ihrem Spalte. Sie werden bald sehen, beginnen alle möglichen interessanten Dinge wachsen in der Spalte. Ich beobachtete auch eine Menge der Gasbildung in der Erde aus dem anaeroben Bakterienwachstum.

Schritt 3: Ergebnisse

Wie Kunststoff isolieren abbauenden Bakterien aus dem Boden!
* Wenn Sie möchten, um nur zu sehen, wenn der Kunststoff Gewicht verloren und sind nicht Interesse daran, die Mikroben verantwortlich, einfach entfernen Sie die Plastik gründlich den Boden ab, trocknen lassen und dann wiegen. Wenn nicht als unten fortsetzen *

1. Bereiten Sie mehrere sterile Reagenzgläser mit Bushnell Hass Brühe unter Verwendung eines Autoklaven. (Vergessen Sie nicht, sie zu beschriften!)
2. Nachdem Sie haben eine bestimmte Länge der Zeit, die Sie zu öffnen, Ihre Winogradsky Spalten, durch Entfernen der oberen, dass Sie auf Klebeband, nachdem Sie sie vorgenommen haben gewartet.
3. Mit sterilen Handschuhen entfernen Sie die Schutzfolie von der Winogradsky Spalten und legen Sie sie in das entsprechend gekennzeichnete Röhrchen.
4. Verschließen Sie die Reagenzgläser und schütteln Sie sie herum, um zu helfen, alle Mikroben, die auf ihrer Oberfläche wuchsen zu entfernen.
5. Unter aseptischen Bedingungen nehmen Flamme sterilisierten Pinzette und entfernen Sie die Kunststoff und legen Sie sie auf einem Trockenmaterial, wie papertowels oder Filterpapier. Der Kunststoff ist in Ordnung, an dieser Stelle mit dem Filterpapier oder Papierhandtücher, aber b e Sie darauf, die Teströhrchen sofort wieder verschließen verschmutzt werden! Jetzt haben Sie hoffentlich nur Ihre Kunststoff essen Mikroben in Ihrem Reagenzglas ohne Verunreinigungen.
6. Unter Verwendung aseptischer Technik mit einer Impföse, öffnen Sie das Reagenzglas und tauchen Sie die Impföse in die Flüssigkeit. Dann entfernen Sie die Impföse und Steak auf einem markierten Agar-Platte (je nachdem, wie man sie entschied sich für), unter Verwendung von Standard-Techniken Streifen. Platten können bei Raumtemperatur oder in einem Inkubator gelagert werden.
7. Tragen Sie Handschuhe laufen etwas Wasser über den Kunststoff, um dem Entfernen jeglicher Schmutz, die noch vorhanden sein kann, dann legen Sie wieder auf Papierhandtücher oder Filterpapier. Lassen Sie den Kunststoff für bis zu ein paar Tage sitzen, so dass sie vollständig trocken ist! Es ist super wichtig, um die Kunststoff bekommen vollständig trocken sein.
8. Weigh-in-Zeit. Mit dem gleichen Maßstab, bevor für den Kunststoff verwendet wird, erneut gewogen. Springen auf und ab, wenn sie Gewicht verloren. Kopf kratzen und sich verwirrt, wenn sie an Gewicht zugenommen.
9. Beachten Sie die Platten für Wachstum, Anything wachsenden könnte eine echte Plastik degrader darstellen.
10. (Optional ab diesem Zeitpunkt) Wenn Sie möchten, um genau herauszufinden, welche Mikroben auf der Platte für den Gewichtsverlust können Sie versuchen, sie auf ihren eigenen Platten zu isolieren durch Ausstreichen eine einzelne Kolonie verantwortlich waren.
11. Fahren Sie bis Kolonien der Mikroorganismen isoliert wurden. Bereiten Bushnell Hass Brühe Röhren. (Noch nicht sterilisiert)
12. Neutraler neue Plastiktüten zu verwenden, gewogen und dann legen Sie sie in die entsprechende Reagenzglas. Achten Sie darauf, ein Reagenzglas Kontrollschild.
13. Sterilisieren aller Teströhrchen, mit dem Kunststoff in ihnen. Runden das Teströhrchen, so dass die Brühe den Schlauch vollständig ausfüllt.
14. Impfen jedes Reagenzglas mit verschiedenen isolierten Mikroben aus Ihrem Isolierplatten. (Achten Sie darauf, auf die Isolationsplatten hängt)
15. Warten Sie, die gleiche Länge der Zeit, die Sie wählen, um den ersten Teil dieses Experiments zu verwenden.
16. Schütteln Sie die Teströhrchen und dann unter aseptischen Bedingungen, entfernen Sie die Kunststoff, wie in Schritt 5 kurz die Kunststoff mit Wasser abspülen und trocknen über mehrere Tage.
17. Wiegen Sie die trockenen Kunststoffteile, um hoffentlich beobachten Gewichtsverlust. Achten Sie darauf, in der Kontrollkunststofffaktor (dh, wenn die Steuer Kunststoff verloren 0,05 g Gewicht, das dann ein experimentelles Stück Plastik auf 1,85 g verloren zu haben scheint eigentlich nur verloren 1,80 g)
18. Alle Isolate, die die Kunststoff abgebaut sind jetzt einfach (von der Isolationsplatte oder Reagenzglas) isolieren und kann mit verschiedenen biochemischen Tests oder Testkits identifiziert werden.
Schritt 4: Mein Experiment / Coole Berechnungen

Wie Kunststoff isolieren abbauenden Bakterien aus dem Boden!
Ich habe den ersten Teil des Experiments über Sommer zwischen meinem Frühjahr und Herbst Quartal. Es war etwa 4 Monate lang und in dieser Zeit war ich in der Lage, Kunststoffgewichtsverlust in allen vier Säulen Getestet habe ich bekommen. Natürlich sind die Ergebnisse unterschiedlich (0,38%, 0,39%, 0,08% und 2,05%). Ich habe eine erhebliche Menge an Isolaten, aber beschlossen, 19 zufällig ausgewählten Isolaten zu testen. Nach vier Monaten Warte Ich wog diese Streifen und festgestellt, dass 6/19 Isolate I getestet zeigte eine signifikante Verschlechterung Kunststoff (7,59%, 8,10%, 8,15%, 7,51%, 8,60%, 7,28%). Leider bekam ich diese Ergebnisse bei meinem letzten Studienzeit, damit ich nicht in der Lage, um das Experiment fortzusetzen und Identifizierung der Isolate war. Doch mit dem Daten-I erhalten Ich habe ein paar sehr coole Berechnungen, die ich weiter unten zeigen.

Kunststoff ist ein einfaches Molekül (siehe Bild unten), ist es im Wesentlichen ein riesiges Molekül mit einem 2 Carbon: 4 Wasserstoff-Verhältnis.

Das Gewichtsverhältnis ist 3.98x10 ^ -23g Kohlenstoff: 6.68x10 ^ -24g Hydrogen
Das Verhältnis ist in% 85,6% Kohlenstoff: 14,4% Wasserstoff
Die ungefähre Anzahl der Kohlenstoffatome pro E.coli Zellen = 7x10 & sup9; Zellen
Gewicht des Kohlenstoffs in einer einzelnen Zelle = 1.40x10 ^ -13g

Mit diesen Daten das Gewicht der Kohlenstoffatome aus dem Kunststoff verloren ist, kann berechnet werden. Teilen diese Zahl durch die Anzahl der Tage der Versuch stattgefunden, um den Gewichtsverlust pro Tag. Und obwohl dies eine grobe Schätzung kann das Gewicht der Kohlenstoffverlust in die Anzahl der mikrobiellen Zellen, die auf diesem bezogen wuchs, und dann das Wachstum dieser Zellen pro Tag kann auch berechnet werden, übersetzt werden. :)

Schritt 5: Der nächste Schritt

Da ich nun Zugriff mehr auf das Material, an meiner Hochschule, war ich nicht in der Lage zu machen (oder zu versuchen, zu machen) eine mikrobielle Brennstoffzelle von nur Plastiktüten. Unter der Annahme, die Bakterien / Pilze isoliert waren anaerobe oder fakultativ (kann in Gegenwart oder ohne die Anwesenheit von Sauerstoff leben) eine mikrobielle Brennstoffzelle kann theoretisch entwickelt werden (es gibt viele, wie man Videos online). Wenn einer von euch in Betracht ziehen, dass der Schritt, bitte, bitte kontaktieren Sie mich. Ich interessiere mich sehr für die möglichen Ergebnisse! Auch wenn Sie gehen nicht zur mikrobiellen Brennstoffzelle Ich würde gerne mit jedem, der tatsächlich führt das Experiment zusammenarbeiten. Sie können durch die Kommentare oder durch meine instructable Konto zu kontaktieren. Freuen Sie sich auf das Gespräch mit Ihnen! :)

-Ryan