Vi khuẩn oxi hóa methane

Methane là thành phần chính của khí tự nhiên, khí dầu mỏ, là sản phẩm của quá trình phân hủy sinh học các chất hữu cơ. Methane là một khí gây hiệu ứng nhà kính, đứng thứ hai sau carbon dioxide về thành phần trong khí quyển,  đóng góp tới 18% tổng bức xạ khí quyển. Methane được tạo ra do các hoạt động của con người như trong quá trình chế biến đầu mỏ, chưng cất khí than đá và phần lớn trong số đó là kết quả của sự trao đổi chất của vi sinh vật kị khí sản xuất methane từ các thải của con người như chất thải rắn đô thị, nước thải sinh hoạt, nước thải công nghiệp. Methane được thu hồi và sử dụng như nguồn nhiên liệu, đồng thời cũng có nhiều ứng dụng tiềm năng khác. Trong đó là được dùng để sản suất các sản phẩm sinh học.

Vi sinh vật oxy hóa methane hiếu khí (Aerobic Methane Oxidizing Bacteria - MOB hay methanotroph) lại có khả năng sử dụng methan như nguồn cacrbon và tự tổng hợp nguồn năng lượng trong quá trình sống.  Methanotroph là nhóm duy nhất thuộc nhóm vi khuẩn Methylotroph, chuyển hóa methane trong điều kiện hiếu khí cho sản phẩm giá trị như methanol, PHA. Sản xuất các chế phẩm sinh học từ methane là một hướng đi phù hợp vì có thể tận dụng các nguồn nguyên liệu rẻ và thân thiện mới môi trường như giảm được phát thải nhà kính. Khi được tổng hợp bằng cách sử đụng vi sinh vật cho thấy nhiều ưu điểm hơn các phương pháp tổng tổng hợp hóa học truyền thống như nguồn nguyên liệu rẻ, tốn ít nguyên liệu, hiệu quả chuyến hóa cao và có tính chọn lọc cao, chi phí thiết bị thấp.

Methanol được chuyển hóa từ methan nhờ enzyme methane monooxygenase, nhờ sử dụng chất ức chết methanol dehydrogenase (MDH) sẽ thu được lượng methanol lớn nhất. Với những loài có tiềm năng sản xuất methanol cao cho ứng dụng sản xuất methanol công nghiệp. Một số MOB có thể tổng hợp các homopolymer PHB từ methane dưới điều kiện hạn chế dinh dưỡng. Khả năng sản xuất PHB của methanotroph và methylotroph được mô tả vào đầu những năm 1970 và nhận được sự quan tâm trong nhiều thập kỷ. Giảm sử dụng các nguồn carbon hữu cơ như đường cho sản xuất PHB. Methane được coi như là một nguồn nguyên liệu với lợi ích kinh tế khi sản suất PHAs từ methanotroph. Tuy nhiên vẫn có nhiều hạn chế trong quá trình tổng hợp PHAs với các dòng vi khuẩn methanotroph phân lập. PHA sản xuất rộng rãi nhất là PHB homopolymer, nhưng có hiệu xuất thấp.