211service.com
Bakterier laver diesel af biomasse
Konstruerede bakterier er blevet omkoblet med det genetiske maskineri, der er nødvendigt for at omdanne cellulose til en række kemikalier, herunder dieselbrændstof. Bakterien, udviklet af selskabet South San Francisco LS9 i samarbejde med forskere ved University of California, Berkeley, fremstille de nødvendige enzymer til hvert trin langs syntesevejen og kan omdanne biomasse til brændstof uden behov for yderligere behandling. LS9 har demonstreret bakterierne i reaktorer i pilotskala og planlægger at skalere processen til et kommercielt niveau senere i år.
Bakteriekraft: E. coli-bakterierne på dette mikroskopiske billede udskiller dråber af dieselbrændstof. Bakterierne er de små mørke stænger samlet i de øverste hjørner og nederst på billedet.
Jay Keasling , professor i kemiteknik og bioteknik ved UC Berkeley og en af LS9s grundlæggere, og forskere ved LS9 rapporterer ingeniørvidenskab E coli bakterier til at syntetisere og udskille enzymet hemicellulase, som nedbryder cellulose til sukkerarter. Bakterierne kan derefter omdanne disse sukkerarter til en række kemikalier - blandt dem dieselbrændstof. De endelige produkter udskilles af bakterierne og flyder derefter til toppen af fermenteringskarret, før de suges af.
Ved hjælp af disse metoder er det muligt at skabe en række brændstoffer fra biomasse, men LS9 fokuserer på diesel frem for brændstoffer, der ligner benzin for øjeblikket, siger Stephen del Cardayre , virksomhedens vicepræsident for forskning og udvikling. Dieselspecifikationerne er nemmere at opfylde, og markedet for diesel vokser med 2 til 4 procent om året, mens markedet for benzin er fladt. Sidste maj samarbejdede LS9 med Procter & Gamble om at udvikle brændstoffer samt råvarekemikalier.
Indsatsen fra LS9 er en del af et stigende skub fra bioingeniører for at nedbringe omkostningerne ved biobrændstoffer ved at udvikle mikrober, der kan omdanne biomasse, såsom skiftegræs og landbrugsaffald, til brændstoffer uden yderligere behandling, der ville kræve dyre katalysatorer og høje temperaturer. Mikrober kan typisk kun fuldføre en del af omdannelsen, hvilket kræver efterbehandling for at omdanne de kemiske prækursorer fremstillet af mikroberne. Den nykonstruerede E coli er et enestående køretøj, der kan udføre alt dette på én gang, hvilket giver en meget effektiv proces til at fremstille produkter, der allerede er på markedet, siger David Berry , en partner hos Flagship Ventures, som var med til at stifte LS9.
LS9s proces er bygget på E coli bakteriers metaboliske maskineri til at omdanne sukker til fedtsyrer, som de så bruger til at lave andre molekyler. Fordelen ved at arbejde med E coli er, at organismen, en arbejdshest inden for molekylærbiologi, er velkendt og let at dyrke, siger Keasling. Og bakteriens fedtsyrevej er mere effektiv til at omdanne råmaterialer til brændstof end metaboliske veje, der bruges af andre syntetiske biologivirksomheder.
Fedtsyrer er en stor klasse af molekyler, der kan danne grundlag for mange råvarekemikalier og brændstoffer, der konventionelt er udvundet af råolie. Disse metaboliske veje er komplekse netværk, og at udnytte dem krævede at ændre flere af bakteriens eksisterende gener samt tilføje nye. Efter flere års ingeniørarbejde, siger Keasling, kan vi få det molekyle, vi ønsker specifikt.
Del Cardayre siger, at LS9 har testet dieselproduktionsprocessen på sit 1.000-liters pilotanlæg i det sydlige San Francisco ved at bruge sukkerrør som råmateriale. Virksomheden vil skalere processen til et kommercielt niveau på et 75.000-liters anlæg i år.
LS9 er ikke det eneste firma, der omdanner sukkerrør til diesel: sidste år, en anden syntetisk biologivirksomhed grundlagt af Keasling, Amyris Bioteknologier i Emeryville, CA, åbnede et demonstrationsanlæg i Campinis, Brasilien. Amyris's proces er baseret på gær, der er udviklet til at omdanne sukker til kulbrinte-brændstofprækursorer. Del Cardayre siger, at LS9 muligvis også åbner en fabrik i Brasilien, men fordi de nye bakterier kan omdanne cellulose, ikke kun sukker, er virksomheden ikke bundet til sukkerrør eller andre råvarer.
Jim Collins , professor i biomedicinsk teknik ved Boston University, siger, at spørgsmålet nu er, om LS9s proces vil være omkostningseffektiv i stor skala. Når du går fra 10 gallon til tusindvis af gallon, ændrer biologien sig, og analyser, der fungerede godt i laboratoriet, virker ikke længere, bemærker Collins, fordi mikrobernes miljø ændrer sig. Det interessante spørgsmål i de næste par år er, hvilken virksomhed der kan få deres udbytte højt nok, og få deres processer op i skala for at holde omkostningerne nede, siger Collins.