وقال الباحث الرئيسي: "توضح لنا هذه الدراسة أنه من الممكن تقليل تكلفة واحدة من أغلى الخطوات في عملية إنتاج الوقود الحيوي - إضافة الإنزيمات التي تهدف إلى تحطيم السليلوز إلى سكريات قابلة للتخمير".
لقد تم مؤخراً التوصل إلى معلم هام على الطريق نحو تطوير أنواع الوقود الحيوي المتقدمة التي يمكن أن تحل محل البنزين والديزل ووقود الطائرات كبدائل متجددة نظيفة و"خضراء".
تعاون باحثون من وزارة الطاقة الأمريكية مع معهد بحث علمي (BioEnergy Institute) في هندسة السلالات الأولى من بكتيريا Escherichia coli القادرة على هضم نوع من العشب (نوع من عشبة التبديل) واستخلاص منه السكريات التي تتحول إلى الثلاثة أنواع. أنواع الوقود: البنزين والديزل ووقود الطائرات. والأهم من ذلك أن البكتيريا قادرة على القيام بذلك دون الحاجة إلى مساعدة الإنزيمات كإضافات للتفاعل.
يقول جاي كيسلينج، الباحث الرئيسي: "توضح لنا هذه الدراسة أنه من الممكن تقليل تكلفة إحدى الخطوات الأكثر تكلفة في عملية إنتاج الوقود الحيوي، وهي إضافة الإنزيمات التي تهدف إلى تحطيم السليلوز إلى سكريات قابلة للتخمر". "ستسمح لنا هذه العملية بتقليل تكاليف إنتاج الوقود عن طريق دمج مرحلتين منفصلتين - تحلل السليلوز والهيميسيلولوز إلى سكريات وتخمير هذه السكريات إلى وقود - في مرحلة واحدة أو تفاعل في وعاء مشترك." ونشرت نتائج البحث في المجلة العلمية وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم (PNAS).
ويعتقد العديد من الباحثين أن الوقود الحيوي المتقدم، الذي يتم إنتاجه من الكتلة الحيوية المشتقة من لب الخشب من المحاصيل غير المخصصة للاستهلاك البشري والمخلفات الزراعية، يمثل أفضل مصدر لوقود النقل السائل المتجدد. وعلى عكس الإيثانول، الذي يتم إنتاجه عادة من نشا الذرة، فإن أنواع الوقود الحيوي هذه قادرة على استبدال البنزين على أساس نفس السعر، وسيكون من الممكن استخدامها في المحركات والمعدات الأخرى الموجودة اليوم دون تكييفها لهذا الغرض. إن أكبر عائق أمام إنتاج الوقود الحيوي المتقدم هو ارتفاع تكلفة إنتاجه، مما يمنعه من المنافسة مع أنواع الوقود الموجودة اليوم.
على عكس السكريات البسيطة الموجودة في حبات الذرة، من الصعب استنفاد السليلوز وشبه السليلوز الموجود في الكتلة الحيوية للنباتات، لأنها مدمجة بقوة في مادة خشبية تسمى اللجنين. وبعد استخلاص هذه السكريات المعقدة لا بد من تحويلها (بالتحلل المائي = التحلل) إلى سكريات بسيطة ثم تحضير الوقود اللازم منها.
أحد الأساليب هو المعالجة المسبقة للكتلة الحيوية باستخدام السوائل الأيونية (الملح المنصهر) بهدف إذابة هذه السكريات المعقدة، ثم استخدام كائن حي دقيق مصمم هندسيًا لهضم الكتلة الحيوية الذائبة وإنتاج نفس الهيدروكربونات المناسبة لإنتاج الوقود. يوضح أحد الباحثين: "كان هدفنا هو نقل أكبر قدر ممكن من الكيمياء إلى البكتيريا". "من أجل الحصول على هذا الوقود المتقدم، تتطلب العملية استخدام بكتيريا تتضمن مسارًا أيضيًا لإنتاج ذلك الهيدروكربون (السكر) والقدرة على تحطيم الكتلة الحيوية، فضلاً عن القدرة على إفراز الإنزيمات التي تكسر بكفاءة أسفل السليلوز و نصف السليلوز. "نحن الآن قادرون على هندسة سلالات من بكتيريا الإشريكية القولونية التي تكون قادرة على الاستفادة من كل من الأجزاء الخلوية والنصف خلوية من الدخن التي تمت معالجتها مسبقًا بالسوائل الأيونية."
بكتيريا الإشريكية القولونية غير قادرة على النمو على الدخن، بشكل طبيعي، لكن الباحثين صمموا سلالات منها تعبر عن العديد من الإنزيمات القادرة على هضم السليلوز والهيميسيلولوز واستخدامها في تطويرها. في هذه السلالات المعدلة وراثيا من الإشريكية القولونية، تم دمج ثلاثة مسارات استقلابية تسمح لها بإنتاج جزيئات أو سلائف بديلة للنفط، مناسبة للبنزين والديزل والمحركات النفاثة. على الرغم من أن هذه ليست المرة الأولى التي تنتج فيها سلالات الإشريكية القولونية البنزين والديزل من السكريات، إلا أنها أول عرض لسلالة قادرة على إنتاج جميع أنواع وقود النقل الثلاثة. وأوضح أحد الباحثين أن العلاج المبكر بالأيونات السائلة كان ضروريا لنجاح العملية. ويشير الباحث إلى أن "السحر يكمن في العلاج المبكر بالسائل الأيوني". "أعتقد أنه إذا تمكنا من تحسينها بشكل أكبر، فإن عملية معالجة السائل الأيوني المبكرة يمكن أن تكون مناسبة لأي كتلة حيوية نباتية.
تعليقات 4
المقال الأخير في مجلة ساينتفيك أمريكان والذي لخص حالة إنتاج الوقود الحيوي في جميع الأساليب الرئيسية الموجودة اليوم لم يكن متفائلاً من يدري. آمل أن تكون هذه خطوات مهمة حقًا وأن تعكس المقالة التالية ذلك. ومن ناحية أخرى، ربما يأتي الخلاص على الإطلاق من المجال الشمسي أو LENR.
وبعد ذلك، لا سمح الله، ستنتشر هذه البكتيريا في الطبيعة وتضر بالمحاصيل الزراعية، برج بابل هنا.
إذا "نضجت" العملية وتحولت إلى إنتاج صناعي، فهناك فرصة لحل جزء من المنافسة على الأقل
بين الحقول الزراعية لزراعة الغذاء وزراعة الوقود وتخفيف ارتفاع أسعار المواد الغذائية،
لأن العملية ستؤدي إلى إنتاج الوقود (الوقود وليس الوقود) من المخلفات الزراعية والسليلوزية التي لا يوجد بها
القيمة الغذائية، ومرة أخرى: الوقود هو الوقود، في العبرية لا يوجد وقود.
كل أنواع الأشياء غير الواضحة - في المحلول الملحي يجب أن تقل ذوبان السكريات مقارنة بذوبانها في الماء المقطر، فهل من الممكن أن يسبب المحلول الملحي ضررا لجدار الخلية ويسهل خروج السكريات؟
ثانيًا، يتحدث هيتفا عن ميزة إنتاج الطاقة من الكتلة الحيوية التي لا تنافس زراعة الغذاء، لكن الدخن غذاء مثل الذرة تمامًا.