211service.com
Bakterie wytwarzają olej napędowy z biomasy
Zmodyfikowane bakterie zostały wyposażone w maszynerię genetyczną niezbędną do przekształcenia celulozy w szereg substancji chemicznych, w tym olej napędowy. Bakterie opracowane przez firmę South San Francisco LS9 we współpracy z naukowcami z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Berkeley wytwarzają niezbędne enzymy na każdym etapie ścieżki syntezy i mogą przekształcać biomasę w paliwo bez konieczności dodatkowego przetwarzania. LS9 wykazał bakterie w reaktorach na skalę pilotażową i planuje jeszcze w tym roku skalować proces do poziomu komercyjnego.
Moc bakterii: Bakterie E. coli na tym obrazie mikroskopowym wydalają kropelki oleju napędowego. Bakterie to małe ciemne pręciki skupione w górnych rogach i na dole obrazu.
Jay Keasling , profesor inżynierii chemicznej i bioinżynierii na UC Berkeley i jeden z założycieli LS9 oraz naukowcy z inżynierii raportów LS9 E coli bakterie do syntezy i wydalania enzymu hemicelulazy, który rozkłada celulozę na cukry. Bakterie mogą następnie przekształcić te cukry w różne chemikalia, w tym w olej napędowy. Produkty końcowe są wydalane przez bakterie, a następnie unoszą się na górę kadzi fermentacyjnej, zanim zostaną odessane.
Korzystając z tych metod, możliwe jest stworzenie szeregu paliw z biomasy, ale LS9 koncentruje się na dieslu, a nie na paliwach podobnych do benzyny, mówi. Stephen del Cardayre , wiceprezes ds. badań i rozwoju firmy. Specyfikacje oleju napędowego są łatwiejsze do spełnienia, a rynek oleju napędowego rośnie od 2 do 4 procent rocznie, podczas gdy rynek benzyny jest płaski. W maju zeszłego roku LS9 nawiązała współpracę z Procter & Gamble, aby rozwijać paliwa i chemikalia.
Wysiłek LS9 jest częścią rosnącego nacisku bioinżynierów na obniżenie kosztów biopaliw poprzez rozwój mikrobów, które mogą przekształcać biomasę, taką jak proso rózgowe i odpady rolnicze, w paliwa bez dodatkowego przetwarzania, które wymagałoby drogich katalizatorów i wysokich temperatur. Drobnoustroje mogą zazwyczaj przeprowadzić tylko część konwersji, wymagając przetwarzania końcowego w celu przekształcenia prekursorów chemicznych wytwarzanych przez drobnoustroje. Nowo zaprojektowany E coli są pojedynczym pojazdem, który może to wszystko osiągnąć na raz, zapewniając bardzo wydajny proces wytwarzania produktów już dostępnych na rynku, mówi David Berry , partner w Flagship Ventures, współzałożycielu LS9.
Proces LS9 jest oparty na E coli maszynerię metaboliczną bakterii do przekształcania cukrów w kwasy tłuszczowe, które następnie wykorzystują do tworzenia innych cząsteczek. Zaleta pracy z E coli jest to, że organizm, koń pociągowy biologii molekularnej, jest dobrze znany i łatwy w uprawie, mówi Keasling. A szlak kwasów tłuszczowych bakterii jest bardziej wydajny w przekształcaniu surowców w paliwo niż szlaki metaboliczne stosowane przez inne firmy zajmujące się biologią syntetyczną.
Kwasy tłuszczowe to duża klasa cząsteczek, które mogą stanowić podstawę wielu dostępnych na rynku chemikaliów i paliw, które są konwencjonalnie otrzymywane z ropy naftowej. Te szlaki metaboliczne są złożonymi sieciami, a ich wykorzystanie wymagało zmiany kilku istniejących genów bakterii, a także dodania nowych. Po latach prac inżynieryjnych, mówi Keasling, możemy uzyskać dokładnie taką cząsteczkę, jakiej potrzebujemy.
Del Cardayre mówi, że LS9 przetestował proces produkcji oleju napędowego w swojej 1000-litrowej, pilotażowej fabryce w South San Francisco, używając trzciny cukrowej jako surowca. W tym roku firma przeskaluje proces do poziomu komercyjnego w fabryce o pojemności 75 000 litrów.
LS9 nie jest jedyną firmą przetwarzającą trzcinę cukrową w olej napędowy: w zeszłym roku kolejna firma zajmująca się biologią syntetyczną założona przez Keaslinga, Biotechnologie Amyris Emeryville w Kalifornii otworzyła zakład demonstracyjny w Campinis w Brazylii. Proces Amyris opiera się na drożdżach zaprojektowanych do przekształcania cukrów w prekursory paliw węglowodorowych. Del Cardayre mówi, że LS9 może otworzyć fabrykę również w Brazylii, ale ponieważ nowe bakterie mogą przetwarzać celulozę, a nie tylko cukier, firma nie jest powiązana z trzciną cukrową ani żadnym innym surowcem.
Jima Collinsa , profesor inżynierii biomedycznej na Uniwersytecie w Bostonie, mówi, że teraz pytanie brzmi, czy proces LS9 będzie opłacalny na dużą skalę. Collins zauważa, że wraz z przejściem z 10 do tysięcy galonów zmienia się biologia, a analizy, które dobrze działały w laboratorium, przestają działać, ponieważ zmienia się środowisko drobnoustrojów. Interesującym pytaniem w ciągu najbliższych kilku lat jest to, która firma może uzyskać wystarczająco wysokie zyski i zwiększyć skalę procesów, aby obniżyć koszty, mówi Collins.