211service.com
Fremstilling af benzin fra bakterier
Fremtidens biobrændstof kunne godt være benzin. Det er håbet fra en bioteknologisk startup, der mandag for første gang beskrev, hvordan den lokker bakterier til at producere kulbrinter, der kan forarbejdes til brændstoffer som dem, der er fremstillet af olie.
Bedre biobrændstof: Stephen del Cardayre, en biokemiker og LS9s vicepræsident for forskning og udvikling.
LS9 , et firma baseret i San Carlos, CA, og grundlagt af genetiker George Kirke , fra Harvard Medical School og plantebiolog Chris Somerville , fra Stanford University, havde tidligere sagt, at det arbejdede på, hvad det kalder vedvarende petroleum. Men på et Selskabet for Industriel Mikrobiologi konference i mandags begyndte virksomheden at tale mere åbent om, hvad den har udrettet: den har gensplejset forskellige bakterier, bl.a. E coli , til at specialfremstille kulbrintekæder.
For at gøre dette bruger virksomheden værktøjer fra området for syntetisk biologi til at modificere de genetiske veje, som bakterier, planter og dyr bruger til at lave fedtsyrer, en af de vigtigste måder, som organismer lagrer energi på. Fedtsyrer er kæder af kulstof- og brintatomer spændt sammen i et bestemt arrangement, med en carboxylsyregruppe lavet af kulstof, brint og oxygen knyttet i den ene ende. Fjern syren, og du står tilbage med et kulbrinte, der kan laves om til brændstof.
Jeg er meget imponeret over, hvad de laver, siger James Collins , meddirektør for Center for Avanceret Bioteknologi ved Boston University. Han kalder virksomhedens brug af syntetisk biologi og systembiologi til at konstruere kulbrinte-producerende bakterier for banebrydende.
I nogle tilfælde brugte LS9s forskere standard rekombinante DNA-teknikker til at indsætte gener i mikroberne. I andre tilfælde redesignede de kendte gener med en computer og syntetiserede dem. De resulterende modificerede bakterier danner og udskiller kulbrintemolekyler, der har den længde og den molekylære struktur, som virksomheden ønsker.
Stephen del Cardayre, en biokemiker og LS9's vicepræsident for forskning og udvikling, siger, at virksomheden kan lave hundredvis af forskellige kulbrintemolekyler. Processen kan give råolie uden det forurenende svovl, som meget petroleum op af jorden indeholder. Råolen ville til gengæld gå til et standardraffinaderi for at blive forarbejdet til bilbrændstof, jetbrændstof, dieselbrændstof eller ethvert andet olieprodukt, som nogen ville lave.
Næste år vil LS9 bygge et pilotanlæg i Californien for at teste og perfektionere processen, og virksomheden håber at sælge forbedret biodiesel og levere syntetiske bioråolie til raffinaderier til yderligere forarbejdning inden for tre til fem år. (Se Opbygning af bedre biobrændstoffer.)
Men LS9 er ikke det eneste firma i dette spil. Amyris Bioteknologier , i Emeryville, CA, bruger også gener fra planter og dyr til at få mikrober til at producere designerbrændstoffer. Neil Renninger, senior vice president for udvikling og en af virksomhedens medstiftere, siger, at Amyris også har skabt bakterier, der er i stand til at levere vedvarende kulbrinte-baserede brændstoffer. Den væsentligste forskel mellem selskaberne, siger Renninger, er, at mens LS9 arbejder på en bioråolie, der vil blive behandlet i et raffinaderi, arbejder Amyris på direkte at producere brændstoffer, der kun kræver lidt eller ingen yderligere forarbejdning.
Amyris arbejder også på et pilotproduktionsanlæg, som det forventer at færdiggøre ved udgangen af næste år, og det håber også at have kommercielle produkter tilgængelige inden for tre eller fire år. (Se et bedre biobrændstof.) Begge virksomheder siger, at de ønsker at videreudvikle deres bakterier til at være mere effektive, og de arbejder på at optimere den overordnede produktionsproces. Potentialet for biobrændstoffer er enormt, og jeg tror, deres [LS9'er] er en mulig løsning, siger Renninger.
Faktisk er der brug for mange teknologiske tilgange, siger Craig Venter , medstifter og administrerende direktør i Syntetisk genomik , i Rockland, MD, som også anvender bioteknologi til brændstofproduktion. Vi har brug for hundrede, tusinde løsninger, ikke bare én, siger han. Jeg kender mindst et dusin grupper og laboratorier, der forsøger at lave biobrændstoffer fra bakterier med sukker.
Venters firma arbejder også på at udvikle mikrober til at producere brændstof. Virksomheden modtog for nylig en stor investering fra oliegiganten BP for at studere de mikrober, der lever af underjordiske olieforsyninger; ideen er at se, om mikroberne kan konstrueres til at give renere brændstof. Et andet projekt har til formål at pille ved genomet af palmetræer – den mest produktive kilde til olie til biodiesel – for at gøre dem til en mindre miljøskadelig afgrøde.
LS9s nuværende arbejde bruger sukker afledt af majskerner som fødekilden for bakterierne - den samme kilde, der bruges af ethanolproducerende gær. For at producere større mængder brændstof og for ikke at have energi, der konkurrerer med fødevarer, skal begge tilgange bruge celluloseholdig biomasse, såsom switchgrass, som råmateriale. Del Cardayre anslår, at celluloseholdig biomasse kan producere omkring 2.000 liter vedvarende olie pr.
At producere kulbrintebrændstoffer er mere effektivt end at producere ethanol, tilføjer del Cardayre, fordi førstnævnte pakker omkring 30 procent mere energi pr. gallon. Og det kræver mindre energi at producere. Ethanolen produceret af gær skal destilleres for at fjerne vandet, så ethanolproduktion kræver 65 procent mere energi end kulbrinteproduktion gør.
Det amerikanske energiministerium har sat et mål om at erstatte 30 procent af det nuværende olieforbrug med brændstof fra vedvarende biologiske kilder inden 2030, og del Cardayre siger, at han føler, at det er let opnåeligt.