Výroba benzínu z bakterií

Biopalivem budoucnosti by klidně mohl být benzín. To je naděje jednoho biotechnologického startupu, který v pondělí poprvé popsal, jak přemlouvá bakterie k výrobě uhlovodíků, které by se daly zpracovat na paliva, jako jsou ta z ropy.

Lepší biopalivo: Stephen del Cardayre, biochemik a viceprezident LS9 pro výzkum a vývoj.

LS9 , společnost se sídlem v San Carlos, CA a založená genetikem George Church , Harvard Medical School a rostlinný biolog Chris Somerville , ze Stanfordské univerzity, již dříve uvedl, že pracuje na tom, co nazývá obnovitelná ropa. Ale v a Společnost pro průmyslovou mikrobiologii Na pondělní konferenci začala společnost otevřeněji mluvit o tom, čeho dosáhla: geneticky upravila různé bakterie, včetně E-coli , na zakázkovou výrobu uhlovodíkových řetězů.

K tomu společnost využívá nástroje z oblasti syntetické biologie k úpravě genetických cest, které bakterie, rostliny a zvířata používají k výrobě mastných kyselin, což je jeden z hlavních způsobů, jak organismy ukládají energii. Mastné kyseliny jsou řetězce atomů uhlíku a vodíku navlečené dohromady v určitém uspořádání, přičemž na jednom konci je připojena skupina karboxylové kyseliny tvořená uhlíkem, vodíkem a kyslíkem. Odstraňte kyselinu a zbyde vám uhlovodík, který lze přeměnit na palivo.

Jsem velmi ohromen tím, co dělají, říká James Collins , spoluředitel společnosti Centrum pokročilé biotechnologie na Bostonské univerzitě. Využití syntetické biologie a systémové biologie společnosti k inženýrství bakterií produkujících uhlovodíky nazývá nejmodernější.

V některých případech výzkumníci LS9 použili standardní techniky rekombinantní DNA k vložení genů do mikrobů. V jiných případech předělali známé geny pomocí počítače a syntetizovali je. Výsledné modifikované bakterie vytvářejí a vylučují molekuly uhlovodíků, které mají délku a molekulární strukturu, jakou si společnost přeje.

Stephen del Cardayre, biochemik a viceprezident LS9 pro výzkum a vývoj, říká, že společnost dokáže vyrobit stovky různých molekul uhlovodíků. Proces může poskytnout surovou ropu bez kontaminující síry, kterou obsahuje velké množství ropy ze země. Surovina by zase šla do standardní rafinerie, aby byla zpracována na automobilové palivo, letecký benzín, naftu nebo jakýkoli jiný ropný produkt, který by někdo chtěl vyrobit.

Příští rok LS9 postaví pilotní závod v Kalifornii, aby otestoval a zdokonalil proces, a společnost doufá, že do tří až pěti let bude prodávat vylepšenou bionaftu a poskytovat syntetické biosuroviny rafineriím k dalšímu zpracování. (Viz Budování lepších biopaliv.)

Ale LS9 není jediná společnost v této hře. Amyris Biotechnologies , z Emeryville, CA, také používá geny z rostlin a zvířat k tomu, aby mikroby produkovaly designová paliva. Neil Renninger, senior viceprezident vývoje a jeden ze spoluzakladatelů společnosti, říká, že Amyris také vytvořil bakterie schopné dodávat obnovitelná paliva na bázi uhlovodíků. Hlavní rozdíl mezi společnostmi, říká Renninger, spočívá v tom, že zatímco LS9 pracuje na biosurovině, která by byla zpracována v rafinérii, Amyris pracuje na přímé výrobě paliv, která by potřebovala jen malé nebo žádné další zpracování.

Amyris také pracuje na pilotním výrobním závodě, jehož dokončení předpokládá do konce příštího roku, a také doufá, že komerční produkty budou dostupné do tří až čtyř let. (Viz A Better Biofuel.) Obě společnosti tvrdí, že chtějí dále zdokonalovat své bakterie, aby byly efektivnější, a pracují na optimalizaci celkového výrobního procesu. Potenciál pro biopaliva je obrovský a myslím si, že jejich [LS9] je jedním z možných řešení, říká Renninger.

Ve skutečnosti je zapotřebí mnoho technologických přístupů, říká Craig Venter , spoluzakladatel a generální ředitel společnosti Syntetická genomika , of Rockland, MD, která také aplikuje biotechnologii na výrobu paliv. Potřebujeme sto, tisíc řešení, ne jen jedno, říká. Znám nejméně tucet skupin a laboratoří, které se snaží vyrábět biopaliva z bakterií s cukrem.

Venterova společnost také pracuje na technických mikrobech pro výrobu paliva. Společnost nedávno získala velkou investici od ropného gigantu BP na studium mikrobů, kteří žijí z podzemních zásob ropy; Cílem je zjistit, zda lze mikroby zkonstruovat tak, aby poskytovaly čistší palivo. Další projekt si klade za cíl pohrát si s genomem palem – nejproduktivnějším zdrojem oleje pro bionaftu – a učinit z nich plodinu méně poškozující životní prostředí.

Současná práce LS9 používá cukr získaný z kukuřičných zrn jako zdroj potravy pro bakterie – stejný zdroj jako kvasinky produkující etanol. K výrobě větších objemů paliva a k tomu, aby energie nekonkurovala potravinám, budou muset oba přístupy používat jako surovinu celulózovou biomasu, jako je prosa prosa. Del Cardayre odhaduje, že celulózová biomasa by mohla vyprodukovat asi 2000 galonů obnovitelné ropy na akr.

Výroba uhlovodíkových paliv je efektivnější než výroba etanolu, dodává del Cardayre, protože první z nich obsahuje asi o 30 procent více energie na galon. A výroba vyžaduje méně energie. Etanol produkovaný kvasinkami je třeba destilovat, aby se odstranila voda, takže výroba etanolu vyžaduje o 65 procent více energie než výroba uhlovodíků.

Americké ministerstvo energetiky si stanovilo za cíl nahradit do roku 2030 30 procent současné spotřeby ropy palivy z obnovitelných biologických zdrojů a del Cardayre říká, že se domnívá, že je to snadno dosažitelné.

skrýt