211service.com
Zaprojektowane organizmy do produkcji taniego cukru
W dążeniu do obniżenia kosztów biopaliw startup nazwał Proterro , z siedzibą w Princeton w stanie New Jersey, opracowuje sposób na obniżenie kosztów produkcji cukru, podstawowego budulca etanolu. Firma opracowuje fotosyntetyczne mikroorganizmy do wydzielania dużych ilości cukru i projektuje bioreaktor do hodowli organizmów przy użyciu niewielkich ilości wody.
Mini plantacja cukru: Ten prototypowy bioreaktor zbudowany przez startup Proterro służy do hodowli mikroorganizmów wydzielających cukier. Mikroorganizmy rozwijają się na tkaninie pośrodku pojemnika.
Mikroorganizmy fotosyntetyczne, takie jak algi, są zwykle cenione za zdolność do wytwarzania olejków. Proterro zdecydowało się skoncentrować na produkcji cukru, ponieważ jest to źródło etanolu do biopaliw, a także punkt wyjścia dla nowych procesów wytwarzania innych rodzajów biopaliw.
Obecnie prawie cały cukier do produkcji biopaliw wytwarzany jest z kukurydzy lub trzciny cukrowej, a kilka firm opracowuje procesy wytwarzania cukru z powszechnie występujących materiałów celulozowych, takich jak trawa i wióry drzewne. Ale jako surowiec do produkcji biopaliw cukier jest nadal zbyt drogi, mówi Kef Kasdin, dyrektor generalny Proterro. Tylko cukier z trzciny cukrowej jest na tyle tani, że ma sens ekonomiczny i można go tanio uprawiać tylko w niektórych lokalizacjach, takich jak Brazylia.
Mikroorganizmy Proterro, rodzaj sinic, mogą wytwarzać znacznie wyższe plony cukru z hektara niż trzcina cukrowa i inne konwencjonalne źródła, mówi Kasdin. Rośliny trzciny cukrowej wykorzystują wodę i energię słoneczną do produkcji dużej ilości biomasy, która nie jest cukrem, a następnie ta masywna biomasa musi zostać przetransportowana i wydobyty cukier, co przyczynia się do jego kosztów. W systemie Proterro więcej wody i energii ze światła słonecznego jest kierowanych na produkcję cukru zamiast na wspieranie biomasy, a organizmy nie muszą być zbierane – zamiast tego stale wydzielają cukier w postaci łatwej do wykorzystania do produkcji biopaliw.
Mikroby Proterro naturalnie wytwarzają sacharozę, gdy woda, w której rosną, staje się zbyt słona – jest to mechanizm obronny, który zapobiega wyssaniu z nich wody do otaczającej wody poprzez osmozę. Firma zidentyfikowała geny, które uruchamiają ten mechanizm, i zaprojektowała organizmy, aby go włączyć. Naukowcy zaprojektowali również organizmy tak, aby wydzielały cukier, co ułatwia jego zbieranie. W konwencjonalnych podejściach do wytwarzania paliw przy użyciu alg lub sinic, organizmy muszą być zbierane i odwadniane – olej lub cukier są następnie izolowane od reszty biomasy, co jest jednym z powodów, dla których paliwa z alg są drogie.
Rosnące cyjanobakterie i inne mikroorganizmy fotosyntetyczne, takie jak glony, również zwykle wymagają dużej ilości wody — hoduje się je w stawach lub w dużych, przezroczystych pojemnikach wypełnionych wodą. Proterro opracowuje nowy bioreaktor, który nie zanurza sinic w wodzie. Zamiast tego hoduje się je na tkaninie nasączonej wodą za pomocą systemu podawania kroplówki. Organizmów nie trzeba zanurzać, wystarczy karmić strużką wody, mówi Kasdin.
Podejście to jest podobne do tego opracowanego przez Joule Unlimited, z wyjątkiem tego, że Joule zaprojektował swoje organizmy do bezpośredniego wytwarzania paliwa. Kasdin mówi, że Proterro wybrał proces, który organizmy wykonują naturalnie, co, jak ma nadzieję, ułatwi im rozwój i utrzymanie. Mówi również, że bioreaktory Proterro o niskiej zawartości wody mogą również obniżyć koszty w porównaniu z bioreaktorami Joule, które zanurzają organizmy w wodzie.
Firma Proterro, która została założona w 2008 roku i zebrała 5 milionów dolarów z funduszy venture, jest wciąż na wczesnym etapie. Zademonstrował zmodyfikowane wersje sinic wydzielających cukier i stworzył prototypowe bioreaktory. Ale nadal nie jest jasne, jak wysokie będą plony ani o ile mniej wody zostanie zużytych niż konwencjonalne sposoby wytwarzania cukru – a nawet czy może sprawić, że cukier będzie tańszy niż z trzciny cukrowej.
Fakt, że organizmy nie potrzebują dużo wody i mogą wydzielać cukier, czyni tę technologię atrakcyjną, mówi Jianping Yu, naukowiec z National Renewable Energy Laboratory w Golden w Kolorado. Co więcej, mówi, zostało już wykazane, że glony i sinice mogą dawać wysokie plony z hektara. Ale mówi, że firma stanie przed wieloma wyzwaniami. Największa wynika z faktu, że organizmy wydzielając cukier tworzą idealne środowisko dla wielu innych organizmów. Te inne organizmy mogą wydusić cyjanobakterie, powodując konieczność częstego czyszczenia bioreaktorów i hodowania nowych partii cyjanobakterii. To spowodowałoby, że system byłby zbyt kosztowny.
Firmy biopaliwowe, które trzymają się bliżej ustalonych procesów przemysłowych, mają większe szanse na sukces, mówi Mark Bünger, dyrektor ds. badań w Lux Research. Arena biopaliw ma wiele wyzwań, a Proterro stara się stawić im czoła jednocześnie. To duży, odważny zakład.