Bakterie modyfikowane genetycznie produkują o 50 procent więcej paliwa

Naukowcy z UCLA otworzyli drogę do tańszych i czystszych biopaliw, wykorzystując inżynierię genetyczną do fundamentalnej zmiany sposobu, w jaki niektóre organizmy przetwarzają cukier.

Boostery etanolu: Bakterie na tej szalce Petriego zostały genetycznie zmodyfikowane, aby zwiększyć ilość biopaliwa, które można wytworzyć z cukru.

Konwencjonalne biopaliwa są albo zbyt drogie, by konkurować z paliwami kopalnymi, albo wydzielają tak dużo dwutlenku węgla, że ​​nie warto ich produkować – albo jedno i drugie.

Postęp UCLA, który zwiększa ilość biopaliwa, które można wytworzyć z cukru o 50 procent, może sprawić, że tańsza będzie produkcja biopaliw z różnych źródeł, zwłaszcza biomasy, takiej jak zrębki drzewne i trawa. Amerykański przemysł biopaliw desperacko potrzebuje takich postępów – mimo że Kongres nakazał mieszanie pewnej ilości biopaliwa z biomasy z benzyną, wysokie koszty i inne czynniki ograniczyły produkcję, co skłoniło EPA do wielokrotnego znoszenia tego wymogu.

Praca UCLA to obiecujący postęp w technologii biopaliw, mówi Wade Robey , dyrektor ds. technologii u producenta etanolu POET. Mówi, że pokazuje potencjał zaawansowanej inżynierii genetycznej do drastycznego zmniejszenia zarówno emisji gazów cieplarnianych, jak i ilości kukurydzy lub biomasy wykorzystywanej do produkcji galonu biopaliwa.

W produkcji biopaliw konwencjonalnych cukier pochodzący ze źródeł takich jak kukurydza i biomasa jest podawany drożdżom, które poddają go fermentacji w celu wytworzenia etanolu. Ale proces fermentacji marnuje jedną trzecią atomów węgla, które składają się na cukier; zamiast być używany do produkcji etanolu, węgiel jest uwalniany w postaci dwutlenku węgla.

Naukowcy z UCLA połączyli geny z różnych organizmów, aby stworzyć alternatywny sposób przetwarzania cukru, który nie emituje dwutlenku węgla i wykorzystuje cały węgiel zawarty w cukrze do produkcji biopaliwa. Stworzyli genetycznie zmodyfikowane bakterie E. coli, aby zademonstrować ten proces, ale twierdzą, że ten sam szlak genetyczny można wprowadzić do innych organizmów, w tym drożdży.

Za każdym razem, gdy używasz fermentacji, tracisz jedną trzecią węgla na dwutlenek węgla. Możemy zatrzymać ten węgiel, zmniejszyć ślad węglowy produkcji etanolu i zarobić więcej pieniędzy, mówi James Liao , profesor inżynierii chemicznej i biomolekularnej na UCLA.

Aby wykorzystać cały węgiel zawarty w cukrze, konieczne jest dodanie do procesu wodoru. Źródło tego wodoru i jego koszt w stosunku do kosztu cukru determinują zarówno całkowitą emisję dwutlenku węgla, jak i oszczędności kosztów. Najtańszą opcją jest wykorzystanie wodoru z gazu ziemnego. Ale pozyskiwanie wodoru z gazu ziemnego uwalnia również dwutlenek węgla, kompensując część oszczędności dwutlenku węgla w nowym procesie. W takim przypadku emisje z produkcji etanolu zmniejszyłyby się o około 50 procent. Wykorzystanie wodoru wytworzonego przez rozdzielanie wody za pomocą energii słonecznej wyeliminowałoby cały dwutlenek węgla emitowany podczas fermentacji, ale koszt byłby prawdopodobnie zbyt wysoki, aby proces był opłacalny.

Ponieważ nowe podejście wytwarza więcej etanolu z cukru, do produkcji kukurydzy lub biomasy potrzeba mniej ziemi. A to zmniejszyłoby emisje dwutlenku węgla związane z rolnictwem (na przykład z oczyszczania ziemi i używania oleju napędowego do zasilania sprzętu rolniczego).

Największe oszczędności będą dotyczyły etanolu celulozowego pochodzącego z biomasy. Cukier ze źródeł celulozowych jest znacznie droższy niż cukier z kukurydzy lub trzciny cukrowej, więc istnieją większe korzyści z uzyskania większej ilości biopaliwa z tego cukru.

Naukowcy wciąż muszą wykazać, że możliwe jest hodowanie organizmów ze zmianami genetycznymi na wystarczająco dużą skalę, aby produkować komercyjne biopaliwa.

ukryć