نجح كيميائيون من جامعة كاليفورنيا (بيركلي) في هندسة بكتيريا قادرة على إنتاج الوقود الحيوي الشبيه بالبنزين بمعدل عشرة أضعاف معدل البكتيريا المنافسة، وهو إنجاز يمكن أن يوفر قريبًا وقودًا "أخضرًا" متاحًا لوسائل النقل.
نجح كيميائيون من جامعة كاليفورنيا (بيركلي) في هندسة بكتيريا قادرة على إنتاج وقود حيوي يشبه البنزين بمعدل عشرة أضعاف معدل البكتيريا المنافسة، وهو إنجاز يمكن أن يوفر قريبًا وقودًا "أخضرًا" متاحًا لوسائل النقل.
تنتج بعض سلالات بكتيريا كلوستريديوم بشكل طبيعي مادة تعرف باسم البيوتانول العادي (ن-بيوتانول)، وهي مادة كيميائية يعتقد العديد من العلماء أنه يمكن استخدامها كبديل لوقود الديزل أو البنزين. وبينما يقوم معظم الباحثين، بما في ذلك العديد من شركات الوقود الحيوي، بتعديل البكتيريا وراثيا لزيادة قدرتها الإنتاجية، أخذ علماء آخرون الإنزيمات المسؤولة عن هذا التفاعل من البكتيريا وأدخلوها في كائنات دقيقة أخرى، مثل الخميرة، لتحويلها إلى بيوتانول. المصانع المنتجة . تعتبر الخميرة وبكتيريا الإشريكية القولونية، أحد الأنواع الرئيسية للبكتيريا الموجودة في أمعاء الإنسان، من الكائنات الحية التي يسهل نموها على نطاق صناعي.
على الرغم من أنه من الممكن باستخدام هذه الطرق إنتاج بكتيريا الإشريكية القولونية والخميرة المعدلة وراثيًا، إلا أن استخدام البيوتانول الطبيعي المنتج يقتصر على ما يزيد قليلاً عن نصف جرام لكل لتر، وهو معدل أقل بكثير من الكمية المخصصة للإنتاج من النقص.
استخدم الباحثون نفس المسار الأنزيمي الموجود في الإشريكية القولونية، لكنهم استبدلوا اثنين من أصل خمسة إنزيمات مماثلة تظهر في كائنات حية أخرى، وبالتالي تجنبوا إحدى المشكلات التي واجهها باحثون آخرون: يتم تحويل البيوتانول مرة أخرى إلى مواده الأولية عن طريق نفس الإنزيم الذي يصنعه.
وتنتج بكتيريا الإشريكية القولونية المعدلة وراثيا الجديدة خمسة جرامات من البيوتانول في اللتر الواحد، وهي نفس الكمية التي تنتجها بكتيريا كلوستريديوم الطبيعية وثلث الكمية التي تنتجها أفضل بكتيريا كلوستريديوم معدلة وراثيا معروفة حتى الآن، وهي كمية أكبر بعشر مرات من بكتيريا الإشريكية القولونية المعدلة وراثيا. أنظمة الكائنات الحية الدقيقة الصناعية الحالية.
يوضح الباحث: "نعتقد أنه من الأسهل استخدام طريقتنا وسنقوم بتحسينها أكثر".
الرئيسي. "الناجون الذين نستقبلهم اليوم قريبون من دولة ذات جدوى صناعية."
أحد أسباب استخدام هندسة الكائنات الحية الدقيقة لتحضير الوقود (البيولوجي) هو تجنب المنتجات الثانوية السامة التي يتم الحصول عليها في صناعة تكرير الوقود الأحفوري التقليدية، وفي نهاية المطاف، استبدال هذا الوقود الملوث بالوقود الحيوي الصديق للبيئة المشتق من النباتات.
يوضح الباحث: "اعتمادًا على المسار المحدد الذي يحفز الإنزيم من خلاله التفاعل، يمكن إجباره على التحرك في الاتجاه المطلوب عن طريق تقليل معدل حدوث التفاعل المتكرر". "إذا كان التفاعل العكسي بطيئًا بدرجة كافية، يصبح التحويل غير قابل للعكس تقريبًا، مما يسمح بالحصول على كمية أكبر من المنتج النهائي المطلوب." ونشرت نتائج البحث في المجلة العلمية Nature Chemical Biology.
تعليقات 7
و. على ماذا تعمل البكتيريا؟ ما هي المواد التي تتحول إلى النفط؟ لماذا لن ينتهوا أيضا؟
ب. مشكلة النفط هي زيادة الطلب عندما يظل العرض اليومي كما هو أو يفشل في الارتفاع بالسرعة نفسها. وحتى لو كان هذا صحيحا بالنسبة للبكتيريا فلا بد أن تكون هناك قدرة إنتاجية محدودة مقارنة بالزيادة في الطلب.
هناك عالم يدعي أن النفط يأتي من بكتيريا موجودة في أعماق الأرض وأن القوى النفطية تخفي هذه المعلومات وتحرص على إخفاء الأدلة قبل شحن براميل الخام.
إذا كان هذا صحيحًا، فهذا يعني أن النفط لن ينفد أبدًا، وبالتالي يجب أن ينخفض سعره أيضًا بشكل كبير.
كل شيء جميل جدًا، ولكن ما هي المادة التي "تعمل" عليها البكتيريا؟
إذا لم تكن هناك مادة خام رخيصة متوفرة بكميات كافية يمكن للبكتيريا أن تحولها إلى وقود، فمن وجهة نظر تجارية فإننا لم نفعل شيئا.
أخبار رائعة! سمعت أنه لا تزال هناك بعض الغابات المطيرة متبقية، لذا بعد أن نقطعها جميعًا سيكون هناك مساحة كافية لزراعة النباتات لإنتاج الوقود الحيوي لمدة عشر سنوات أخرى على الأقل! ويمكننا الاستمرار في قيادة السيارات التي تعمل بالوقود! انت صنعت يومي!
ما هو التلوث الناتج عن احتراق البيوتانول العادي؟ هل هي أقل بكثير من البنزين/الديزل؟هل تحتاج إلى تعديلات في المركبات؟
كلوستريديوم (إذا فهمت) هي عائلة كاملة من البكتيريا الهوائية (اللاهوائية).
ولم يتم ذكر اسم البكتيريا المحددة لسبب ما.
لم يكن من المفهوم سبب أهمية البكتيريا المعدلة وراثيا الجديدة المستندة إلى الإشريكية القولونية
وبحسب المقال فإنه يحقق: "نفس الكمية من بكتيريا الكلوستريديوم الطبيعية والثلث
من الكمية التي تنتجها أفضل بكتيريا كلوستريديوم معدلة وراثيا معروفة حتى الآن".
إلا إذا كانت الإشريكية القولونية تعمل في بيئة أقسى من بيئتها
تعمل المطثية (أي أكثر ملاءمة للظروف الصناعية) - وهنا السؤال
أين التقدم وأين النقطة؟
لا أعرف ما هي قيمة نصف جرام لكل لتر من البيوتانول (أفترض ليوم واحد) بالنسبة للوقود المعدني، لكنني أعلم أنه على الأقل عند الحديث عن الطحالب، لا يزال حتى 50 جرامًا لكل لتر يوميًا يعتبر غير واقعي للديزل الحيوي. أعتقد أنه يمكن تحقيق الكثير بمساعدة التكنولوجيا الحيوية وأن المفتاح يكمن في عمليات الاقتران: حتى لو لم يكن البيوتانول متوفرًا بكمية مجدية اقتصاديًا بعد، فنحن بحاجة إلى البحث عن المنتجات الثانوية لهذا النظام والعثور عليها. والتي يمكننا من خلالها استكمال الدخل. الجميع يريد اللون الأخضر والبعض الآخر على استعداد لدفع المزيد مقابل ذلك. لذا ربما لا يكون المزيد من ذلك جيدًا، ولكن أقل بكثير من كونه نسيجًا كاملاً لنظام يحتوي على منتجات مختلفة - يمكن أن يكون هذا إنجازًا كبيرًا.
على سبيل المثال، بعد حصاد البيوتانول، يتبقى لديك الكثير من المواد العضوية الأخرى. ما الذي يمكن عمله معه؟ ربما حرق؟ ربما استخدامه لإطعام النحل؟ ربما إعادة تدويرها كمصدر غذائي للدفعات القادمة من البكتيريا المهندسة؟ اقتران! حيث المال الكبير.
تحيات أصدقاء،
عامي بشار