Coraz tańsze biopaliwo
Izabela Klauza | 2008-04-15
Badania nad biopaliwami są prowadzone coraz prężniej, ze względu na zwiększające się zanieczyszczenie środowiska i zmniejszające się zapasy ropy naftowej. Jak na razie naukowcy są w stanie wyprodukować alternatywne źródła energii, są to jednak w dalszym ciągu procesy bardzo kosztowne. Naukowcy z Michigan State University zmodyfikowali źródło biopaliwa, obniżając koszty jego produkcji
Biopaliwo to paliwo otrzymywane z substratów naturalnych, w procesach również naturalnych, np. z wykorzystaniem mikroorganizmów. Biopaliwa ciekłe uzyskuje się na drodze głównie fermentacji alkoholowej. Produkcja biopaliw powinna opierać się na tych naturalnych substratach, które występują w dużej ilości, a ich źródła są odnawialne. Takim substratem jest niewątpliwie celuloza (polisacharyd)- bardzo trudna do obróbki, gdyż jej polimery są oporne na większość procesów trawiennych. Jak wiadomo ludzki organizm nie jest w stanie strawić celulozy do pojedynczych monocukrów. Dlatego też celuloza nie jest dla człowieka źródłem energii. Celuloza jest materiałem budulcowym wszystkich roślin. Jak zatem wykorzystać celulozę do produkcji biopaliw? Należy tak zaprojektować proces produkcji, by możliwe było przetworzenie celulozy w etanol.
Naukowcy z Michigan State University podczas wielu lat badań starali się uzyskać taką odmianę kukurydzy, która posiadałaby enzymy odpowiednie do przeprowadzenia tego kompleksowego procesu. Odmiana kukurydzy, która posiada komplet enzymów przetwarzających celulozę do monocukrów, została nazwana Spartan Corn III. Jej numer porządkowy (III) wynika z tego, że jest to już trzecia z kolei odmiana zmodyfikowanej kukurydzy hodowanej w tym celu.
Spartan Corn I była odmianą pionierską w dziale produkcji biopaliw. Odmiana ta posiada enzym, pochodzący z bakterii żyjących w gorących źródłach. Zadaniem tego enzymu jest cięcie celulozy na mniejsze fragmenty. Dalsza obróbka tych krótkich polimerów celulozowych miała miejsce już w kolejnej odmianie: Spartan Corn II. Ten rodzaj kukurydzy miał tak zmodyfikowany genom (przez wstawkę genu kodującego enzym pochodzący z grzybów), aby możliwa była ekspresja enzymu, który tnie krótkie fragmenty celulozy na dwucukry. Jednak, aby można było taki materiał wykorzystać do fermentacji alkoholowej, a później w produkcji biopaliw, niezbędne jest to, by końcowym produktem hydrolizy celulozy były cukry proste.
Podpatrując „bierny potencjał” krów do trawienia celulozy, naukowcy z Michigan State University postanowili wykorzystać tę zdolność do swoich celów. Endocelulaza, która tnie dwucukry na cukry proste została wyizolowana z układu pokarmowego krowy, a dokładnie z mikrobów tam mieszkających. Dzięki symbiozie z bakteriami krowa jest w stanie wykorzystać całe dobro tkwiące w celulozie (czego nie potrafi, np. człowiek). Dlatego też Mariam Sticklen – kierownik badań z Michigan State University wraz ze współpracownikami stworzyła nową linię kukurydzy: Spartan Corn III. Wyniki zostały zaprezentowane na 235 narodowym American Chemical Society dnia 8 kwietnia.
Tak nowo zaprojektowana odmiana Spartan Corn III ekspresjonuje wszystkie trzy rodzaje enzymów – w niej celuloza jest hydrolizowana do monocukrów. Całość zmian została wprowadzona do komórek kukurydzy za pomocą modyfikacji genetycznej. Zatem enzym I tnie celulozę na drobne fragmenty, enzym II hydrolizuje fragmenty na dwucukry. Enzym III jest umieszczony w wakuoli (wodniczce) do czasu, aż kukurydza nie zostanie ścięta. Wtedy następuje uwolnienie enzymu, oraz hydroliza dwucukrów do cukrów prostych.
Taki zabieg jest bardzo pożyteczny z punktu widzenia kosztów produkcji biopaliwa. Po pierwsze, nie wymaga on syntezy chemicznej etanolu, po drugie: końcowy etap (hydroliza disacharydów) nie wymaga już drogich, syntetycznych enzymów. A co najważniejsze, po takich modyfikacjach możliwe jest wykorzystanie całości rośliny, a nie tylko ziaren jak to było do tej pory (ze względu na zawartą w nich skrobie).
Źródło:
EurekAlert! Cow stomach holds key to turning corn into biofuel; Tom Oswald; 08.04.2008
Komentarze
jerry | 2008-09-10 14:49:08
coraz droższa żywność