Wytwarzanie benzyny z bakterii

Biopaliwem przyszłości może być benzyna. Taka jest nadzieja jednego biotechnologicznego startupu, który w poniedziałek po raz pierwszy opisał, w jaki sposób nakłania bakterie do produkcji węglowodorów, które można przetworzyć na paliwa takie jak te wytwarzane z ropy naftowej.

Lepsze biopaliwo: Stephen del Cardayre, biochemik i wiceprezes LS9 ds. badań i rozwoju.

LS9 , firma z siedzibą w San Carlos w Kalifornii, założona przez genetyka Kościół Jerzego , Harvard Medical School i biolog roślin Chris Somerville , ze Stanford University, powiedział wcześniej, że pracuje nad tym, co nazywa odnawialną ropą naftową. Ale o Towarzystwo Mikrobiologii Przemysłowej podczas poniedziałkowej konferencji firma zaczęła bardziej otwarcie mówić o tym, co osiągnęła: genetycznie zmodyfikowała różne bakterie, w tym E coli , do produkcji łańcuchów węglowodorowych na zamówienie.

W tym celu firma wykorzystuje narzędzia z dziedziny biologii syntetycznej do modyfikowania ścieżek genetycznych, które bakterie, rośliny i zwierzęta wykorzystują do wytwarzania kwasów tłuszczowych, jednego z głównych sposobów magazynowania energii przez organizmy. Kwasy tłuszczowe to łańcuchy atomów węgla i wodoru połączone ze sobą w określonym układzie, z grupą kwasu karboksylowego złożoną z węgla, wodoru i tlenu przyłączoną na jednym końcu. Usuń kwas, a pozostaniesz z węglowodorem, który można przerobić na paliwo.

Jestem pod wrażeniem tego, co robią, mówi Jamesa Collinsa , współreżyser Centrum Zaawansowanej Biotechnologii na Uniwersytecie Bostońskim. Nazywa wykorzystanie przez firmę biologii syntetycznej i biologii systemów do tworzenia nowatorskich bakterii wytwarzających węglowodory.

W niektórych przypadkach badacze LS9 zastosowali standardowe techniki rekombinacji DNA, aby wstawić geny do drobnoustrojów. W innych przypadkach przeprojektowali znane geny za pomocą komputera i zsyntetyzowali je. Powstałe w ten sposób zmodyfikowane bakterie wytwarzają i wydalają cząsteczki węglowodorów, których długość i struktura molekularna są pożądane przez firmę.

Stephen del Cardayre, biochemik i wiceprezes LS9 ds. badań i rozwoju, mówi, że firma może wyprodukować setki różnych cząsteczek węglowodorów. W wyniku tego procesu można uzyskać ropę naftową bez zanieczyszczającej siarki, którą zawiera dużo ropy naftowej wydobywanej z ziemi. Z kolei surowiec trafiałby do standardowej rafinerii w celu przetworzenia na paliwo samochodowe, paliwo do silników odrzutowych, olej napędowy lub jakikolwiek inny produkt naftowy, który ktoś chciałby wytworzyć.

W przyszłym roku LS9 zbuduje pilotażowy zakład w Kalifornii w celu przetestowania i udoskonalenia procesu, a firma ma nadzieję, że w ciągu trzech do pięciu lat będzie sprzedawać ulepszony biodiesel i dostarczać syntetyczną biosurówkę do rafinerii do dalszego przetwarzania. (Patrz Budowanie lepszych biopaliw .)

Ale LS9 nie jest jedyną firmą w tej grze. Biotechnologie Amyris , z Emeryville w Kalifornii, również wykorzystuje geny roślin i zwierząt, aby drobnoustroje wytwarzały designerskie paliwa. Neil Renninger, starszy wiceprezes ds. rozwoju i jeden ze współzałożycieli firmy, mówi, że Amyris stworzyła również bakterie zdolne do dostarczania odnawialnych paliw na bazie węglowodorów. Główna różnica między firmami, mówi Renninger, polega na tym, że podczas gdy LS9 pracuje nad biosurową, która byłaby przetwarzana w rafinerii, Amyris pracuje nad bezpośrednią produkcją paliw, które wymagałyby niewielkiego lub żadnego dalszego przetwarzania.

Amyris pracuje również nad pilotażowym zakładem produkcyjnym, który ma zostać ukończony do końca przyszłego roku, a także ma nadzieję, że produkty komercyjne będą dostępne w ciągu trzech lub czterech lat. (Patrz A Better Biofuel .) Obie firmy twierdzą, że chcą dalej ulepszać swoje bakterie, aby były bardziej wydajne, i pracują nad optymalizacją całego procesu produkcyjnego. Potencjał biopaliw jest ogromny i myślę, że ich [LS9] jest jednym z możliwych rozwiązań, mówi Renninger.

Rzeczywiście, potrzebnych jest wiele podejść technologicznych, mówi Craig Venter , współzałożyciel i CEO firmy Genomika syntetyczna , w Rockland, MD, która również stosuje biotechnologię do produkcji paliw. Potrzebujemy stu, tysiąca rozwiązań, a nie tylko jednego, mówi. Znam co najmniej kilkanaście grup i laboratoriów próbujących zrobić biopaliwa z bakterii z cukrem.

Firma Ventera pracuje również nad mikrobami inżynieryjnymi do produkcji paliwa. Firma niedawno otrzymała dużą inwestycję od giganta naftowego BP w celu zbadania drobnoustrojów żyjących w podziemnych dostawach ropy; chodzi o to, aby sprawdzić, czy drobnoustroje można tak zaprojektować, aby dostarczały czystsze paliwo. Inny projekt ma na celu majstrowanie przy genomie palm – najbardziej produktywnym źródle oleju do biodiesla – tak, aby stały się mniej szkodliwą dla środowiska uprawą.

Obecna praca LS9 wykorzystuje cukier pochodzący z ziaren kukurydzy jako źródło pożywienia dla bakterii - to samo źródło, z którego korzystają drożdże produkujące etanol. Aby wyprodukować większe ilości paliwa i nie konkurować energią z żywnością, oba podejścia będą musiały wykorzystywać jako surowiec biomasę celulozową, taką jak prosa rózgowa. Del Cardayre szacuje, że biomasa celulozowa może wyprodukować około 2000 galonów odnawialnej ropy naftowej na akr.

Produkcja paliw węglowodorowych jest bardziej wydajna niż produkcja etanolu, dodaje del Cardayre, ponieważ w pierwszym z nich na galon jest około 30 procent więcej energii. Produkcja wymaga również mniej energii. Etanol wytwarzany przez drożdże musi być destylowany w celu usunięcia wody, więc produkcja etanolu wymaga 65 procent więcej energii niż produkcja węglowodorów.

Departament Energii USA postawił sobie za cel zastąpienie 30 procent obecnego zużycia ropy naftowej paliwami z odnawialnych źródeł biologicznych do 2030 roku, a del Cardayre uważa, że ​​jest to łatwe do osiągnięcia.

ukryć