211service.com
Guma z Mikrobów
We współpracy z Goodyear, firma biotechnologiczna Genencor, zaprojektowała bakterie, które wytwarzają izopren – substancję chemiczną używaną do produkcji gumy do opon – z cukrów pochodzących z biomasy. Jednak zwiększenie mikrobiologicznej produkcji izoprenu do takiej skali, że może on konkurować z kauczukiem pozyskiwanym z ropy naftowej, okazało się poważnym wyzwaniem.
Kauczuk odnawialny: Ta prototypowa opona została wykonana przy użyciu bioizoprenu, substancji chemicznej wytwarzanej przez genetycznie zmodyfikowane bakterie.
Wczoraj w Amerykańskie Towarzystwo Chemiczne spotkanie w San Francisco, naukowcy z wydziału badawczego Palo Alto w Kalifornii Genencor opisał dalsze modyfikacje szlaków metabolicznych drobnoustrojów, które poprawiają wydajność bioizoprenu. Firma zdecyduje o planach budowy pilotażowej instalacji bioizoprenu w przyszłym roku.
Mikroby, w tym E coli naturalnie wytwarzają niewielkie ilości izoprenu w ramach swojego metabolizmu, ale nie są wystarczające do wykorzystania na skalę przemysłową. Aby poprawić wydajność, bioinżynierowie z Genencor, która w 2007 roku rozpoczęła prace nad systemami bakteryjnymi do produkcji izoprenu, początkowo dokonali zmian w dwóch szlakach metabolicznych, które zbiegają się, tworząc prekursor izoprenu. Jednak plony były nadal niskie, ponieważ istniejąca maszyneria genetyczna bakterii obiera krętą ścieżkę, aby wytworzyć izopren z tego prekursora. W najnowszych wynikach firma dodała do E coli roślinny gen kodujący syntazę izoprenową, enzym, który przekształca prekursor bezpośrednio w izopren.
Izopren, który jest gazem w temperaturze pokojowej, wydostaje się z komórek, nie uszkadzając ich, a następnie z bulionu fermentacyjnego. Starszy dyrektor ds. rozwoju firmy w Genencor, Rich Laduca, mówi, że bez udoskonalenia system ten może wytwarzać 99% czystego izoprenu. Czystość ma kluczowe znaczenie, ponieważ śladowe zanieczyszczenia mogą zanieczyszczać katalizatory stosowane do polimeryzacji izoprenu w celu wytworzenia kauczuku syntetycznego. Goodyear wykorzystał bioizopren firmy Genencor do produkcji kauczuku syntetycznego, z którego następnie wyprodukował kilka prototypowych opon.
Poszukujemy zasobów odnawialnych, aby zmniejszyć naszą zależność od zagranicznej ropy naftowej – mówi Jesse Roeck, dyrektor ds. globalnych badań materiałowych w Goodyear. Roeck mówi, że praca nad izoprenem jest nadal projektem badawczym, ale substancja chemiczna może znaleźć się na rynku w oponach za trzy do pięciu lat. Według wagi izopren stanowi około jednej czwartej materiału używanego do produkcji opony. Roeck mówi, że firma poszukuje również źródeł odnawialnych dla innych materiałów.
Gdy Genencor dąży do zwiększenia skali procesu w zakładzie pilotażowym, Laduca mówi, że nadal pracują nad dalszą poprawą plonów. Ustaliliśmy strukturę krystaliczną enzymu [rośliny] i jesteśmy w trakcie jej modyfikowania, mówi Laduca. Genencor opracował podstawowy system bioizoprenowy w dobrze scharakteryzowanych E coli ale teraz będzie eksperymentować z przeszczepianiem szlaków metabolicznych, które zostały rozwinięte do innych bakterii, które rosną szybciej.
Amerykański rynek czystego izoprenu wynosi dziś dwa miliardy funtów rocznie; 60 procent z nich jest wykorzystywane w oponach, a reszta jest wykorzystywana w klejach i specjalistycznych chemikaliach. Genencor ma również nadzieję, że wykorzysta tę substancję chemiczną jako budulec dla biopaliw. Połączenie dwóch cząsteczek izoprenu tworzy paliwo, które można mieszać z benzyną; grupa trzy daje substancję chemiczną o właściwościach odpowiednich do mieszania z olejem napędowym. Izopren można również wykorzystać jako budulec do produkcji paliw do silników odrzutowych.