Washington Üniversitesi'ndeki araştırmacılar, kullanılabilir biyoyakıtlar üretmek için mikropları eğitmenin yeni bir yolunu keşfettiler.
Biyolog ve mühendislerden oluşan bir ekip, Rhodopseudomonas palustris TIE-1 (TIE-1) adlı bir mikrobu, yalnızca üç yenilenebilir ( karbondioksit, güneş panelleri tarafından üretilen elektrik ve ışık) ve doğal olarak zengin başlangıç bileşenleri kullanarak biyoyakıt üretmek için modifiye etti.
Ortaya çıkan biyoyakıt, n-butanol, dizel veya benzinle karışımlarda kullanılabilen gerçekten karbon nötr bir yakıt alternatifi oldu.
Çalışma, sanat ve bilim biyolojisinde yardımcı doçent olan Arpita Bose tarafından laboratuvar personeli ve yine Washington Üniversitesi'ndeki McKelvey Mühendislik Okulu'ndan mühendislerle işbirliği içinde yürütüldü.
Boz, "Mikroorganizmalar, besinleri çevrelerinden çıkarmak için inanılmaz bir dizi yöntem geliştirdiler. Belki de en heyecan verici besleme tekniklerinden biri mikrobiyal elektrosentezin (MES) kullanılmasıdır. Burada, karbondioksiti kullanılabilir biyoyakıtlarda katma değerli multikarbonlara dönüştürmek için mikropların gücünü kullandık. ” dedi
Çalışmanın ilk yazarı, McKelvey Engineering'in Enerji, Çevre ve Kimya Mühendisliği Bölümü'nde yüksek lisans öğrencisi olan Wei Bai'dir. Bai, 2015'ten 2020'ye kadar Bose Sanat ve Bilim Laboratuvarı'nda Araştırma Görevlisi olarak çalıştı. Bai şu anda sentetik biyoloji kullanılarak yapılan organik içerik üreticisi Amyris'te bilim adamı olarak çalışıyor.
Bai, "Ürettiğimiz yakıt, n-butanol, yüksek bir enerji içeriğine ve yanma olmadan suda buharlaşma veya çözünme eğilimi düşük. Bu, özellikle yaygın olarak kullanılan bir biyoyakıt olan etanol ile karşılaştırıldığında doğrudur." dedi.
Mikrobiyal elektrosentez ile beslenen mikroplar, elektriği "yiyebilmek" için kendilerini doğrudan MES reaktörünün içindeki negatif yüklü katoda bağlarlar. Bose laboratuvarında yapılan önceki araştırmalar, TIE-1 gibi mikropların karbondioksiti sabitlemek için elektronları nasıl kullandığını ve bunların çevre dostu biyoplastikler oluşturmak için nasıl kullanılabileceğini anlamaya yardımcı oldu.
Bilim adamları bu mikroplar hakkında daha fazla şey öğrendikçe, potansiyel kullanımları giderek daha umut verici hale geliyor, dedi Bose, yöntemlerin ticarileştirilebilmesi için iyileştirmelerin gerekli olduğunu kabul etmesine rağmen.
Çevre dostu biyoyakıt üretimi
Diğer araştırmacılar daha önce sürdürülebilir biyoyakıt üretmek için siyanobakteriler gibi mikropların kullanımını araştırmıştı. Bununla birlikte, bu tür organizmalar, biyosentetik yollarda yer alan enzimlerin çoğu oksijene duyarlı olduğundan, biyoyakıt sentezi için etkinliklerini sınırlama eğiliminde olan fotosentez sırasında oksijen üretirler.
TIE-1'in biyoyakıt yapmak için nasıl kullanılabileceğini incelemek için Bai ve Bose, nitrojeni bağlayamayan mutant bir mikrop formu oluşturdular. Bilim adamları daha sonra bu yeni mutanta n-bütanolün biyosentezi için yapay bir yol sundular.
Yarattıkları mikrop, tek azot kaynağı azot gazı olduğunda büyüyemezdi. Bunun yerine, TIE-1'in bu versiyonu, elektrik tüketimini önemli ölçüde artırmadan biyoyakıt verimini artırarak, çabalarını n-bütanol üretimine odakladı.
Bai, "Bildiğimiz kadarıyla, bu çalışma, karbondioksitin doğrudan sıvı yakıta dönüştürüldüğü, güneş enerjisiyle çalışan bir mikrobiyal elektrosentez platformu kullanılarak biyoyakıt üretimindeki ilk girişimi temsil ediyor" dedi. Bunun sürdürülebilir güneş yakıtı üretiminin geleceği için bir sıçrama tahtası olacağını umuyoruz” dedi.
Bose, "Biyoplastiklerin ve biyoyakıtların mikrobiyal elektrosentez kullanılarak endüstriyel üretimi, tamamen sürdürülebilir bir döngü oluşturan güneş panelleri tarafından üretilen elektrik kullanılarak gerçekleştirilebilir" dedi.
Boz, “Amerika Birleşik Devletleri ve Avrupa Birliği, mikrobiyal elektrosentezi sürdürülebilirlik ve iklim değişikliğiyle mücadele için kilit bir teknoloji olarak kabul ediyor. Nihayetinde, uzak geçmişte gelişen mikrobiyal metabolizmayı kullanarak, zamanımızın en acil sorunlarından bazılarını çözmeye yardımcı olacak yeni yöntemlerin ortaya çıkacağını umuyoruz." dedi.
