Przełącz na gaz?

Kiedy prezydent Bush przemawiał w swoim orędziu o stanie państwa o przekształceniu czegoś, co nazywa się rózgą rózgową w przyszłe źródło etanolu, zmniejszając w ten sposób zależność Stanów Zjednoczonych od ropy naftowej, z pewnością przykuło to uwagę R. Michaela Raaba.

Raab jest prezesem i założycielem Agrivida, biotechnologicznego startupu z Cambridge w stanie Massachusetts, który chce dodawać geny do roślin, aby taniej i łatwiej było je przetwarzać na etanol. Ma nadzieję, że technologia rozwijana przez jego firmę sprawi, że etanol pochodzący z roślin, w tym prosa rózgowego, stanie się realną alternatywą dla benzyny.

Na razie firma skupia się na kukurydzy, która już jest źródłem etanolu. Ale standardowa produkcja etanolu wykorzystuje tylko jądra. Producenci etanolu przetwarzają ziarna przy użyciu enzymów, które rozkładają skrobię na cukry proste. Cukry są następnie podawane do zbiornika fermentacyjnego, gdzie drożdże trawią je i wytwarzają etanol. Ale w tym procesie łodygi i liście kukurydzy – około połowy masy rośliny – są wyrzucane.

Użycie całej rośliny dałoby znacznie więcej etanolu – ale cukry w łodygach i liściach mają postać celulozy, która jest znacznie bardziej złożonym łańcuchem cząsteczek cukru. Rozbicie celulozy na cukry proste dla drożdży wymaga procesu wstępnego kondycjonowania, który obejmuje ciepło, wysokie ciśnienie i kwasy. Obecnie proces ten jest zbyt kosztowny, aby był wart zachodu – podobnie jak w przypadku prosa rózgowego, zdrewniałej trawy pochodzącej z Ameryki Północnej, która może wzrosnąć do dziewięciu stóp wysokości (i której obecnie nikt nie używa do produkcji etanolu).

Agrivida proponuje dodanie genów do kukurydzy, które będą wytwarzać enzymy rozkładające celulozę. To znacznie ułatwia przetwarzanie celulozy na cukier, zmniejszając koszty produkcji do punktu, w którym możliwe jest wykorzystanie całej rośliny, mówi Raab. Przewiduje, że po osiągnięciu dojrzałości proces będzie o około 50 procent tańszy niż obecne procesy. I może być przystosowany do rózgi, mówi.

Jednak enzymy, które rozkładają elementy strukturalne kukurydzy, mogą również powodować osłabienie łodyg. Dlatego Agrivida przeprojektowała enzymy, aby pozostawały nieaktywne podczas życia rośliny. Dopiero gdy napotkają warunki przetwarzania, takie jak podwyższona temperatura lub ciśnienie lub zmiana poziomu pH, enzymy ulegają aktywacji. (Raab nie wyjaśni szczegółowo tego procesu, ponieważ jest to część zgłoszenia patentowego).

Oczywiście istnieje wiele energii potencjalnej do wykorzystania. Badanie przeprowadzone w Argonne National Laboratory szacuje, że galon etanolu wyprodukowanego z ziaren kukurydzy w dzisiejszych procesach dostarcza około 20 000 BTU więcej energii niż energia wykorzystana do jego wytworzenia. Badanie przewiduje, że użycie celulozy z prosa rózgowa potroiłoby ten zysk netto, do około 60 000 BTU na galon, głównie dlatego, że do uprawy trawy zużywano by niewiele paliw kopalnych. Ale koszty muszą zostać obniżone, aby było to praktyczne.

O tym etanolu celulozowym mówił prezydent Bush, proponując dodanie 150 milionów dolarów do przyszłorocznego budżetu federalnego na badania nad wykorzystaniem prosa rózgowego. Raab mówi, że proso rózgowe jest atrakcyjne; po pierwsze, akr ziemi może wyprodukować cztery razy więcej prosa rózgowego niż kukurydzy. A prosa rózgowa jest o wiele bardziej wytrzymała i łatwiejsza w uprawie niż kukurydza. Bilans energetyczny etanolu z prosa rózgowego jest znacznie lepszy, mówi. Nie wymaga całego nawozu, całego nawadniania, całej intensywności energii, jaką ma kukurydza.

Naukowcy szacują, że etanol mógłby zastąpić około 30 procent zapotrzebowania na benzynę bez wpływu na produkcję żywności. Obecnie etanol zmieszany z benzyną stanowi tylko około 2 procent paliwa w amerykańskich samochodach. Rózga prosowata może być uprawiana na marginalnych gruntach, które nie były w stanie wspierać uprawy żywności. Eksperymenty wykazały, że akr ziemi może wyprodukować od 6 do 15 ton prosa rózgowego, co daje około 100 galonów etanolu na tonę.

Edenspace Systems z Dulles w stanie Wirginia próbuje również genetycznie modyfikować kukurydzę i proso rózgowe, aby były lepszymi źródłami etanolu. To wyraźnie pomysł, który się rozkręca, mówi Ken Keegstra, dyrektor Department of Energy Plant Research Laboratory na Michigan State University, który niedawno został doradcą Agrivida. Myślę, że ktokolwiek to wdroży w praktyczny sposób, ma na rękach prawdziwego zwycięzcę.

Jednak minie trochę czasu, zanim ktokolwiek włoży do samochodu gaz pochodzący z trawy rózgowej. Do tej pory Agrivida projektowała enzymy na komputerze i hodowała je w bakteriach, ale nadal muszą testować, jak enzymy działają w roślinach. Raab ma nadzieję rozpocząć próby polowe pod koniec 2007 roku, aby uzyskać zgodę Departamentu Rolnictwa USA na rozpoczęcie sprzedaży jego kukurydzy w 2010 roku. Dostosowanie metody do prosa rózgowego wymagałoby dodatkowych dwóch lub trzech lat badań akademickich, mówi Raab.

ukryć