За последние несколько десятилетий исследователи разработали биотопливо, полученное из замечательного разнообразия организмов - соевых бобов, кукурузы, водорослей, риса и даже грибов. Независимо от того, синтезируются ли они в этанол или биодизель, все эти виды топлива имеют одно и то же ограничение: их необходимо очищать и смешивать с большим количеством обычного топлива на основе нефти, чтобы использовать его в существующих двигателях.
Связанный контент
- Когда изобретатель дизельного двигателя исчез
Хотя это далеко не единственная текущая проблема с биотопливом, новый подход исследователей из Университета Эксетера в Великобритании, кажется, решает по крайней мере эту конкретную проблему одним махом. Как они пишут сегодня в статье в Proceedings Национальной академии наук, команда создала генетически модифицированные бактерии E. coli для производства молекул, которые взаимозаменяемы с молекулами в дизельном топливе, уже продаваемом в коммерческих целях. Продукты этой бактерии, если они образуются в больших масштабах, теоретически могут поступать напрямую в миллионы двигателей легковых и грузовых автомобилей, работающих в настоящее время на дизельном топливе по всему миру, без необходимости смешивания с дизельным топливом на нефтяной основе.
Группа, возглавляемая Джоном Лавом, совершила подвиг, смешав и сопоставив гены нескольких разных видов бактерий и вставив их в E.coli, использованную в эксперименте. Каждый из этих генов кодирует определенные ферменты, поэтому, когда гены вставляются в кишечную палочку, бактерии приобретают способность синтезировать эти ферменты. В результате он также приобретает способность выполнять те же метаболические реакции, что и эти ферменты, у каждого из видов донорских бактерий.
Тщательно отбирая и комбинируя метаболические реакции, исследователи строили искусственный химический путь по частям. Благодаря этому пути генетически модифицированная кишечная палочка, которая росла и размножалась в чашке Петри, наполненной бульоном с высоким содержанием жира, могла поглощать молекулы жира, превращать их в углеводороды и выделять их в виде отходов.
Углеводороды являются основой для всех видов топлива на основе нефти, и конкретные молекулы, которые они разработали для производства кишечной палочки, такие же, какие присутствуют в коммерческом дизельном топливе. До сих пор они производили только небольшое количество этого бактериального биодизеля, но если бы им удалось вырастить эти бактерии в огромных масштабах и извлечь их углеводородные продукты, у них было бы готовое дизельное топливо. Конечно, еще неизвестно, сможет ли произведенное таким образом топливо конкурировать по стоимости с обычным дизельным топливом.
Кроме того, энергия никогда не поступает из воздуха - и энергия, содержащаяся в этом бактериальном топливе, в основном происходит из бульона жирных кислот, на которых выращиваются бактерии. В результате, в зависимости от источника этих жирных кислот, это новое топливо может подвергаться некоторым из тех же критических замечаний в отношении производимого в настоящее время биотоплива.
С одной стороны, есть аргумент, что преобразование продуктов питания (будь то кукуруза, соевые бобы или другие культуры) в топливо вызывает волновые эффекты на мировом продовольственном рынке, увеличивая волатильность цен на продукты питания, как показало исследование ООН, проведенное в прошлом году. Кроме того, если целью разработки новых видов топлива является борьба с изменением климата, многие виды биотоплива резко теряют свои позиции, несмотря на их экологичный имидж. Например, использование этанола, полученного из кукурузы (наиболее широко используемого биотоплива в США), вероятно, не лучше, чем сжигание обычного бензина с точки зрения выбросов углерода, и, возможно, даже хуже, из-за всей энергии, которая идет на выращивание урожая. и перерабатывает это топливо.
Будет ли этот новый дизель, полученный из бактерий, испытывать те же проблемы, во многом зависит от того, какой источник жирных кислот в конечном итоге используется для выращивания бактерий в промышленных масштабах - будь то синтез из потенциальной пищевой культуры (скажем, кукурузного или соевого масла). ), или это могло бы прибыть из пропускаемого в настоящее время источника энергии. Но у нового подхода уже есть одно важное преимущество: только шаги, необходимые для усовершенствования других видов биотоплива, чтобы они могли использоваться в двигателях, использовать энергию и генерировать выбросы углерода. Пропустив эти шаги, новый бактериальный биодизель с самого начала может стать энергоэффективным выбором топлива.
