أفاد علماء من جامعة تكساس في أوستن أنهم نجحوا في تخليق بكتيريا جديدة تنتج السليلوز الذي يمكن تحويله إلى إيثانول. ويقول العلماء إن هذه البكتيريا يمكن أن توفر جزءا كبيرا من استهلاك الوقود في الولايات المتحدة، إذا أمكن إعادة إنتاج العملية على نطاق واسع.
واحدة من أكبر المشاكل التي تواجه الكوكب اليوم هي استخدام النفط كوقود. وبعيداً عن ميل النفط إلى تلويث البيئة، فهو مورد ناضب لن يتجدد طوال حياتنا. ولذلك يحاول العديد من العلماء إيجاد بديل للنفط كوقود. ومن البدائل التي يتم اختبارها حاليا، بل وتجربتها على أرض الواقع، إضافة الإيثانول إلى البنزين الذي نستخدمه في قيادة السيارات. بالفعل في عام 2006 كان هناك ستة ملايين سيارة في الولايات المتحدة قادرة على العمل بوقود يتكون من 85٪ من الإيثانول.
ويتم إنتاج الإيثانول من خلال عملية تخمير الجلوكوز - وهو السكر الموجود في الطبيعة - إلى ثاني أكسيد الكربون والإيثانول. يتم إنتاج الجلوكوز نفسه من نباتات مختلفة، مثل قصب السكر والذرة، وبالتالي فهو مورد يتجدد ذاتيًا، حيث يمكن إعادة زراعة النباتات في كل موسم.
ولكن حتى هنا توجد مشكلة، لأن هذه النباتات الغذائية تصبح وقودًا للعالم الغربي المتقدم، بدلاً من استخدامها للتغذية. ويزعم البعض أنه منذ بدأت الولايات المتحدة في إنتاج الإيثانول من النباتات الصالحة للأكل، أصبحت التأثيرات واضحة في السوق العالمية: أسعار المواد الغذائية آخذة في الارتفاع ويعاني سكان البلدان الفقيرة. ويجب أن نضيف إلى ذلك حقيقة أن الغابات الواسعة في البرازيل تنحسر عن سطح الأرض، وذلك بهدف إفساح المجال أمام مناطق زراعة إضافية للنباتات التي يمكن استخراج الإيثانول منها. ومن الواضح إذن أنه من الضروري تحسين فكرة استخلاص الإيثانول من النبات.
وكاستجابة مباشرة لهذه الحاجة، تقرير البروفيسور ر. مالكولم براون جونيور (R. Malcolm Brown Jr.) والدكتور ديفيد نوبلز جونيور (ديفيد نوبلز جونيور) في مقال نشر مؤخراً في المجلة العلمية السليلوز، أنهما نجحا في تطوير بكتيريا تفرز الجلوكوز والسكروز والسليلوز . وتنتج البكتيريا السليلوز النظيف، ويتوقع العلماء أنه سيكون من الممكن تحويله إلى إيثانول في عمليات بسيطة ونظيفة وموفرة للطاقة.
ابتكر نوبلز البكتيريا الجديدة - البكتيريا الزرقاء - عن طريق إدخال مجموعة من الجينات اللازمة لتكوين السليلوز، المأخوذة من بكتيريا أسيتوباكتر زيلينوم (Acetobacter xylinum)، وهي لا تقوم بعملية التمثيل الضوئي. ومن المعروف أن هذه البكتيريا منتج فعال للسليلوز، ولكنها تتغذى على ركيزة عضوية، وبالتالي فهي غير فعالة في إنتاج السليلوز على نطاق واسع.
تستخدم البكتيريا الزرقاء المهندسة وراثيا ضوء الشمس كمصدر للطاقة، ويذكر براون ونوبل أنه سيكون من الممكن زراعتها في مصانع السليلوز. وستقام المصانع على أرض غير صالحة للزراعة، وستنمو البكتيريا في المياه المالحة، وهي غير صالحة للشرب أو ري المحاصيل. يمكن تصفية السليلوز والجلوكوز والسكروز بشكل مستمر من الماء، دون الإضرار بالخلايا الحية. هذه طريقة اقتصادية وفعالة، خاصة مع الأخذ في الاعتبار أنه عند إنتاج السكريات من النباتات والطحالب العادية، من الضروري قتل الكائن الحي بأكمله في هذه العملية.
حسب حسابات براون ونوبل أن المساحة الإجمالية اللازمة لإنتاج الوقود لاحتياجات النقل في الولايات المتحدة تبلغ 820,000 ألف ميل مربع - وهي مساحة أكبر بعدة مرات من مساحة دولة إسرائيل بأكملها. لقد أظهر العمل باستخدام المفاعلات الحيوية الضوئية في المختبر إمكانية زيادة الإنتاجية بمقدار 17 مرة. وإذا كان من الممكن إعادة إنتاج هذه النتائج على نطاق واسع وفي الظروف الميدانية، فمن أجل إنتاج الوقود الحيوي من البكتيريا الزرقاء، تم تخصيص 3.5% فقط من المساحة. ستكون هناك حاجة لزراعة الذرة.
ومع ذلك، فإن الاختراعات في مجال الوقود الحيوي تتقدم أكثر فأكثر، وقد أضافت بعضها فوق بعض في بداية القرن الحادي والعشرين. وأيضا اختراع سابق نشر في 'يادن' منذ فترة قصيرة أثبت أنه من الممكن إنتاج الهيدروجين النقي من السكريات النباتية باستخدام الإنزيمات فقط، في عملية نظيفة وموفرة للطاقة. قد يسمح مزيج من الاختراعين بالانتقال إلى استخدام وقود الهيدروجين أو الإيثانول، حسب الحاجة.
تعليقات 10
مايكل وروي، شكرًا لك، كلاهما على حق - كنت أتساءل لماذا لا نبحث عن/ننشئ خلية واحدة تنتج الجلوكوز، حتى تتمكن من إنتاج الإيثانول بسهولة، وأيضًا لماذا نزيد كمية السليلوز مع الأخذ في الاعتبار قدرتنا على إنتاج الإيثانول منه ووجوده أيضاً في الأجزاء غير الصالحة للأكل من الذرة.
روي - يبدو لي أنك لم تفهم سؤال بعل زيفوف.
إذا فهمت سؤاله بشكل صحيح فالإجابة هي كما يلي:
انتبه إلى عدة مجالات في نفس الوقت:
أحد المجالات هو استخدام السليلوز لإنتاج الطاقة
المجال الثاني هو مجال كائن السليلوز.
تنتمي المقالة الحالية إلى المجال الثاني.
سبب الحاجة إلى إنتاج إضافي من السليلوز هو عدم وجود ما يكفي من أوراق الذرة.
وبما أن زراعة السليلوز كنبات تشغل مساحة، فهناك اهتمام بالتقنيات التي تنتج المزيد من السليلوز لكل وحدة مساحة.
والأمل هو أن التكنولوجيا التي تتطور في الوقت نفسه، وهي تكنولوجيا استخدام السليلوز لإنتاج الطاقة، ستصل أيضًا إلى مرحلة النضج.
ما هي نسبة الطاقة التي يمكن إنتاجها من لتر البنزين إلى لتر الإيثانول؟
بعلزبول،
صحيح، ولكن لسوء الحظ يبدو من الصعب إنشاء خلية واحدة تقوم بالتمثيل الضوئي وقادرة على إنتاج الجلوكوز بكميات كبيرة في ظل الظروف المطلوبة.
كما تقول جدتي، حسنا، شوين. سنكتفي بما لدينا حتى الاختراع التالي.
لماذا التركيز على السليلوز؟ اعتقدت أن المشكلة برمتها تكمن في عدم استخدام السليلوز الموجود في النباتات حاليًا لإنتاج الإيثانول. إذا كانت هناك طريقة مريحة ورخيصة لاستخدام السليلوز، فلن تكون هناك مشكلة في استخدام النباتات الصالحة للأكل - سنأكل كوز الذرة ونحول السليلوز في أجزائه الأخرى إلى وقود.
جيل،
أنا أقتبس :
"وحتى لو كان من الممكن جعل البكتيريا تنتج زيتا أو مادة مشابهة له من حيث الطاقة، فمن المرجح أن تكون هناك قريبا كائنات حية أخرى تجعلها نظامها الغذائي الرئيسي".
سيتم حفظ البكتيريا المعنية جيدًا في الخزانات لإنتاج الوقود، ولا يوجد سبب لمجيء الكائنات الحية والتغذي عليها. كما لا يوجد سبب يدعوهم إلى الوصول إلى البحر، أو خلق "كارثة بيئية". لماذا خلقت هذه البكتيريا كارثة بيئية على الإطلاق؟
أما بالنسبة لكل شيء آخر، فهذا هو بالضبط سبب أهمية هذا الاكتشاف. ولتجنب الموقف الذي يتم فيه تدمير الغابات على وجه التحديد، فأنت بحاجة إلى هذه البكتيريا.
جيل:
وكله من السيء والجيد أن هناك من يرى دوره كاملاً في قول هذا!
ولمن لا يفهم حجم كارثة وقود الديزل الحيوي والإيثانول.
"يتم إنشاء أكثر من 6 أضعاف حجم دولة إسرائيل كل عام"
يتم حرقها وتدميرها بغرض إنتاج بدائل النفط.
وحتى لو كان من الممكن جعل البكتيريا تنتج زيتًا أو مادة مشابهة له من حيث الطاقة، فمن المحتمل أنه سيكون هناك قريبًا كائنات حية أخرى ستجعل منه نظامها الغذائي الرئيسي.
كما أن تلك الجراثيم ستصل إلى البحر عاجلاً وليس آجلاً، وستتسبب في تغير بيئي مدمر
أن النتائج لا يمكن أن تكون معروفة مقدما.
وحتى مياه الشرب لدينا لن تكون محصنة ضد الطفرات المحتملة.
ولو كان كل التقدم والحلول لإنتاج الطاقة المتجددة
أنا آسف لإحباطك ولكننا في العصر الحجري.
أسعار الحيوانات الأليفة آخذة في الارتفاع، وأسعار المواد الغذائية ترتفع معها أيضا.
إن 130,000 ألف كيلومتر مربع من الغابات التي يتم تدميرها سنوياً، وفقاً للأمم المتحدة، في مختلف أنحاء العالم، تثبت أن الحلول الأخرى غير ناجحة في الوقت الحالي.
إن إزالة الغابات في البرازيل وإندونيسيا ليست سوى قمة جبل الجليد، والاستخدام البديل الرئيسي الذي يتم من أجله إزالة الغابات وحرقها في إندونيسيا هو زراعة أشجار النخيل لإنتاج وقود الديزل الحيوي (ما يسمى بالوقود الصديق للبيئة).
كما أن إنتاج وقود الديزل الحيوي والإيثانول يدفع المحاصيل الأخرى وترعى الماشية إلى عمق منطقة الأمازون، مما يخلق حافزاً اقتصادياً لتدمير الغابات.