تغطية شاملة

تنتج البكتيريا المهندسة الإيثانول للوقود الحيوي من النفايات الزراعية

قام العلماء بتصميم سلالة خاصة من البكتيريا قادرة على تفكيك الكتلة الحيوية دون معالجة مسبقة للكتلة الحيوية، وذلك من أجل الحصول على الإيثانول المستخدم في صناعة الوقود الحيوي.

الوقود الحيوي. الرسم التوضيحي: شترستوك
الوقود الحيوي. الرسم التوضيحي: شترستوك

 

[بقلم الدكتور نحماني موشيه]
قام العلماء بتصميم سلالة خاصة من البكتيريا قادرة على تفكيك الكتلة الحيوية دون معالجة مسبقة للكتلة الحيوية، وذلك من أجل الحصول على الإيثانول المستخدم في صناعة الوقود الحيوي.

يتضمن النهج المعتاد لإنتاج الإيثانول من الكتلة الحيوية النباتية خطوات معالجة مسبقة باهظة الثمن وتفاعلات تستخدم الإنزيمات. وتحسين نهج آخر يعرف باسم المعالجة الحيوية الموحدة (CPB) يمكن أن يقلل من هذه التكاليف. وفي إطار المعالجة الحيوية المتكاملة للجيل الثاني، تستطيع الكائنات الحية الدقيقة تقسيم جزيء الماء للحصول على الإيثانول بتكاليف مخفضة. الآن، قام العلماء بتصميم سلالة خاصة من البكتيريا مناسبة للمعالجة الحيوية المتكاملة التي تعمل على تفكيك الكتلة الحيوية بكفاءة دون الحاجة إلى معالجة مسبقة.

يمثل التحويل المباشر للكتلة الحيوية إلى الإيثانول دون معالجة مسبقة طريقًا جديدًا للمعالجة الحيوية المتكاملة، مما يوفر عملية محايدة للكربون وفعالة من حيث التكلفة ومستدامة لإنتاج الوقود الحيوي. يتطلب إنتاج الإيثانول من الكتلة الحيوية النباتية عادة ثلاث خطوات رئيسية: (1) المعالجة الأولية الفيزيائية والكيميائية، (2) التحلل الأنزيمي للكتلة الحيوية إلى سكريات و (3) التخمير. تعد مراحل المعالجة المسبقة والتحلل المائي مراحل باهظة الثمن نسبيًا.

في نهج متكامل للمعالجة الحيوية، يتم تحويل الكتلة الحيوية السليولوزية غير المعالجة مباشرة إلى وقود حيوي في خطوة واحدة بمساعدة بكتيريا تحلل الكتلة الحيوية وتتسبب في تخمر السكريات التي تم الحصول عليها من التحلل. تنجح هذه البكتيريا الفريدة (Caldicellulosiruptor bescii) في تخمير العشب غير المعالج، لكنها تفتقر إلى الجين القادر على إنتاج الإيثانول. في ضوء حقيقة أن هذه البكتيريا هي بكتيريا محبة للحرارة ("محبة للحرارة") ويتم تنفيذ العملية نفسها في درجات حرارة عالية، كان من الضروري العثور على جين إنزيم مستقر للحرارة قادر على تصنيع الإيثانول. وجد الباحثون جينًا مرشحًا في بكتيريا تسمى Clostridium thermocellum وقاموا بدمجه في البكتيريا الأولى. ونتيجة لذلك، يمكن للسلالة الجديدة الآن إنتاج الإيثانول من الكتلة الحيوية السليولوزية والعشبية. ومن أجل تحسين عملية التخمير بشكل أكبر، تمت إزالة اثنين من الجينات التي تمنع تفاعل التخمير.

مع هذه السلالة الفريدة، يمكن تخمير حوالي 30% من الكتلة الحيوية، والحصول على 1.7 مول من الإيثانول لكل 1.0 مول من الجلوكوز، بالقرب من النسبة النظرية 1:2. على الرغم من أنه يمكن تحسين هذا الاستخدام بشكل أكبر، إلا أن هذا البحث يعد خطوة مهمة في فهم الإمكانات الكبيرة للمعالجة الحيوية المتكاملة ويوفر آلية لإعداد الوقود الحيوي المتقدم والمنتجات الحيوية الأخرى مباشرة من الكتلة الحيوية السليلوزية دون خطوة باهظة الثمن وقاسية للمعالجة المسبقة.

خلاصة الدراسة

مقارنة بين طرق إنتاج الإيثانول الحيوي، بما في ذلك نهج الجيل الثاني من المعالجة الحيوية المتكاملة التي تتضمن عملية من خطوة واحدة تقوم فيها سلالة فريدة من البكتيريا بتفكيك الكتلة الحيوية الخلوية التي لم تتم معالجتها مسبقًا وتحويل السكريات الناتجة إلى نوع الإيثانول الوقود الحيوي. [مجاملة © (2014) الأكاديمية الوطنية للعلوم، الولايات المتحدة الأمريكية]
مقارنة بين طرق إنتاج الإيثانول الحيوي، بما في ذلك نهج الجيل الثاني من المعالجة الحيوية المتكاملة التي تتضمن عملية من خطوة واحدة تقوم فيها سلالة فريدة من البكتيريا بتفكيك الكتلة الحيوية الخلوية التي لم تتم معالجتها مسبقًا وتحويل السكريات الناتجة إلى نوع الإيثانول الوقود الحيوي. [مجاملة © (2014) الأكاديمية الوطنية للعلوم، الولايات المتحدة الأمريكية]

تعليقات 15

  1. ومع تحويل احتياطيات الغاز الأمريكية إلى ميثانول، فإن الولايات المتحدة ستصبح مصدراً للنفط وليس مستورداً. لأن معظم النفط يستخدم في وسائل النقل. ولتوليد الكهرباء يستخدمون المزيد من الفحم أو الغاز الذري (الأمريكيون لا يبنون محطات جديدة). المفاعلات).

  2. الهدف من إنتاج الوقود الحيوي من السليلوز هو أن السليلوز عبارة عن مخلفات زراعية غير صالحة للأكل، وبالتالي لا يلزم زراعة خاصة للوقود الحيوي. المشكلة التي أتوقعها هي نقص النفايات السليولوزية (مثل القش) المستخدمة في علف الحيوانات والاستخدامات الأخرى. كما أنه ليس من الواضح ما إذا كان هناك ما يكفي من النفايات لإنتاج الوقود بكمية تلبي احتياجات النقل لدينا...

  3. قانوني
    لا تقلق. وفي سنوات عديدة، سيكون الأمر أسهل وأرخص
    لضخ الغاز (حتى لو كان لا يزال هناك أغبياء في أمريكا يدمرون
    الطبيعة لأسباب "خضراء" - دولار). بجميع الطرق
    يتعلق هذا بشكل أساسي بالنفايات الزراعية بسبب نمو الكتلة الحيوية
    خاصة بالنسبة لإنتاج الهيدروكربون السائل فهو مكلف للغاية وضار للغاية.

  4. سيبدأون بالقمامة ويستمرون في محاصيل الذرة والنخيل المدمرة حتى لا ترى الحياة إلا في الكتب.

  5. ييجال، لماذا ليس أخضر؟ "بدلاً من إطلاق الكربون الأحفوري، يتم تحويل النفايات إلى كربون. يتم إطلاق الكربون بالفعل، ولكن تلوث الهواء أقل. لتجنب انبعاثات الكربون، تحتاج إلى استخدام الطاقة الكهرومائية (قناة البحر؟)، والرياح الشمسية - فالإمدادات محدودة وغير موثوقة. ولسوء الحظ، فقد فقدت إسرائيل شعبيتها.

  6. أما بالنسبة لمدمني الكحول، فذلك بسبب الضرائب المرتفعة، فالأسعار المرتفعة تخلق إغراءً لشراء المنتجات المزيفة!

  7. لمعلومات الجمهور الروسي 🙂
    الإيثانول والميثانول موجود أيضًا في الكحول. بجرعات منخفضة.
    يؤدي تناول جرعة عالية جدًا من المشروبات الكحولية إلى تلف الجهاز العصبي ويمكن أن يؤدي إلى الوفاة.
    يوجد حاليًا في إسرائيل توزيع مشروبات كحولية مزيفة تحتوي على كمية عالية من الإيثانول.

  8. هناك مشاريع للغاز الحيوي في الحريّة وفي هضبة الجولان وفي أماكن أخرى توجد فيها نفايات زراعية. يمكن تصنيع الميثانول من الغاز الطبيعي ولكنها عملية أطول.

  9. لقد رأيت بأم عيني منذ سنوات قليلة، وقرأت عن العديد من الدراسات المماثلة. ويبدو أن المشكلة صعبة للغاية لحلها. أعرف محطة كهرباء تقع بالقرب من مكب النفايات في إحدى أكبر المدن في الولايات المتحدة الأمريكية، وتنتج الكهرباء من النفايات المتولدة في القمامة. لكن إنتاج الغاز ربما يكون أسهل. دعونا نأمل أن تنجح مجموعة أو أكثر من المجموعات التي تتعامل مع هذه القضية. يجب أن يشمل النجاح سلالة مقاومة يسهل نموها، وعملية بسيطة، وجمع الإيثانول بسهولة، وما إلى ذلك. لذا اصعد وانجح، سنستفيد جميعًا.

  10. ويبدو أنه لا يوجد اليوم نقص في النفط، لذا ربما سيقل استثمارهم في هذه المشاريع المهمة.

ترك الرد

لن يتم نشر البريد الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها *

يستخدم هذا الموقع Akismat لمنع الرسائل غير المرغوب فيها. انقر هنا لمعرفة كيفية معالجة بيانات الرد الخاصة بك.