Bakterije koje pretvaraju CO2 u vredne hemikalije za gorivo, tkanine i kozmetiku

Povezane objave

• Predstavljanje najboljih maturskih radova 18/02
• Metode koje će nam pomoći da se oslobodimo straha od koronavirusa 20/03
• WikiLive konferencija za Vikipedijance 01/04

Ove konstruisane bakterije pretvaraju uhvaćeni ugljen-dioksid u vredne hemikalije za gorivo, tkanine i kozmetiku, što može da donese brojne dobrobiti. Projektovane bakterije kadre su da pretvore ugljenični otpad u vredne hemikalije.

Bakterije su poznate po tome što razgrađuju laktozu za proizvodnju jogurta i šećera za pravljenje piva. Sada su istraživači predvođeni Nortvestern univerzitetom i LanzaTechom iskoristili bakterije u cilju razbijanja emitovanog ugljen-dioksida, kako bi napravili vredne industrijske hemikalije.

U novoj pilot studiji, istraživači su odabrali, konstruisali i optimizovali soj bakterija, a zatim su uspešno demonstrirali njegovu sposobnost da pretvori CO₂ u aceton i izopropanol (IPA).

Ne samo da ovaj novi proces fermentacije gasa uklanja gasove s efektom staklene bašte iz atmosfere, već takođe izbegava korišćenje fosilnih goriva, koja su obično neophodna za proizvodnju acetona i IPA-e. Nakon analize životnog ciklusa, tim je otkrio da ova platforma s negativnim uticajem na ugljenik može smanjiti emisije gasova staklene bašte za 160% u poređenju sa konvencionalnim procesima, u slučaju da bude široko prihvaćena.

Studija je objavljena juče (21. februara 2022.) u časopisu Nature Biotechnology.

„Ubrzana klimatska kriza, u kombinaciji s brzim rastom stanovništva, predstavlja neke od najhitnijih izazova za čovečanstvo, a svi su povezani s nesmanjenim oslobađanjem i akumulacijom CO₂ u celoj biosferi“, rekao je Majkl Dževet iz Nortvesterna, viši koautor studije. „Iskoristivši našu sposobnost za udruživanje s biologijom, s ciljem da napravimo ono što je potrebno, gde i kada je potrebno, na održivoj i obnovljivoj osnovi, možemo početi da koristimo prednosti raspoloživog CO₂ u cilju transformacije bioekonomije.

Dževet je profesor hemijskog i biološkog inženjeringa Voltera P. Marfija na Školi inženjeringa MekKormik Nortvestern i direktor Centra za sintetičku biologiju. On je zajedno vodio studiju sa Mihaelom Kepkeom i Čing Liangom iz LanzaTecha.

Neophodne industrijske hemikalije, aceton i IPA, nalaze se skoro svuda, a njihovo kombinovano globalno tržište premašuje vrednost od 10 milijardi dolara. Široko korišćena kao dezinfekciono sredstvo i antiseptik, IPA je osnova za jednu od dve formule za dezinfekciju koje preporučuje Svetska zdravstvena organizacija, a koje su veoma efikasne u ubijanju virusa SARS-CoV-2. Aceton, s druge strane, je rastvarač za mnoge plastike i sintetička vlakna, razređivač za poliestersku smolu, i sredstvo za čišćenje alata u uklanjanje laka za nokte.

Iako su ove hemikalije neverovatno korisne, one se proizvode iz fosilnih resursa, što dovodi do emisije CO₂, doprinoseći na taj način globalnom zagrevanju.

Da bi proizvodili ove hemikalije na održiviji način, istraživači su razvili novi proces fermentacije gasa. Počeli su sa Clostridium autoethanogenum, anaerobnom bakterijom napravljenom u LanzaTechu. Zatim su koristili alate za sintetičku biologiju radi reprogramiranja bakterije s ciljem da fermentira CO₂ i napravi aceton i IPA-u.

„Ove inovacije, vođene strategijama bez ćelija, koje su vodile i inženjering sojeva i optimizaciju usputnih enzima, ubrzale su vreme do proizvodnje za više od godinu dana“, rekao je Dževet.

Timovi Nortvesterna i LanzaTecha veruju da će se razvijeni sojevi i proces fermentacije prevesti u industrijski prihvatljiv obim. Ovaj pristup bi takođe potencijalno mogao da se primeni za stvaranje modernizovanih procesa za generisanje drugih vrednih hemikalija.

„Ovo otkriće je veliki korak napred u izbegavanju klimatske katastrofe“, rekla je Dženifer Holmgren, generalna direktorka kompanije LanzaTech. „Danas, većina naših robnih hemikalija potiče isključivo iz fosilnih resursa kao što su nafta, prirodni gas ili ugalj. Aceton i IPA su dva primera s kombinovanim globalnim tržištem vrednim više od 10 milijardi dolara. S razvijenom primenom acetona i IPA-e ubrzaće se razvoj drugih novih proizvoda, zatvaranjem ugljeničnog ciklusa za njihovu upotrebu u okviru više industrija.”