To właśnie dwutlenek węgla jest uważany za głównego winowajcę zachodzących na Ziemi zmian klimatycznych. Od lat naukowcy na całym świecie poszukują alternatywnych metod wytwarzania energii, które będą bardziej przyjazne dla środowiska naturalnego. Zespół naukowców pod wodzą prof. Michaela Adamsa z Uniwersytetu Georgii podążył inną drogą. Badacze opracowali metodę mikrobiologicznej utylizacji dwutlenku węgla, który już został uwolniony do atmosfery. Dodatkowym atutem tej technologii jest to, że może ona być wykorzystana do produkcji biopaliw (bezpośrednio z CO2).
Innowacyjność procesu
Zespół wytworzył odpowiedni szczep ekstremofilnego mikroorganizmu, który, najogólniej mówiąc, spełnia taką samą rolę jak fotosyntezujące rośliny – używa atmosferycznego dwutlenku węgla i przerabia go na coś użytecznego. Do tej pory przy produkcji biopaliw używano często cukrów wytworzonych przez rośliny właśnie w procesie fotosyntezy. Były one wykorzystywane w procesach fermentacji, czego efektem była produkcja etanolu wykorzystywanego w roli paliwa. Technologia opracowana przez zespół prof. Adamsa pozwala usunąć rośliny jako pośredników w tym łańcuchu przemiany materii.
Ekstremalny mikroorganizm
Mikroorganizmem wykorzystanym w tym procesie jest Pyrococcus furisosus – ekstremofilny archeon, zdolny do przeżycia w bardzo wysokich temperaturach. Optymalna temperatura wzrostu dla tego organizmu wynosi aż 100⁰C.
Na pytanie naszego Portalu, dlaczego do opracowania tej technologii wybrano tego konkretnego archeona, prof. Adams odpowiada: „Właśnie tak wysoka optymalna temperatura wzrostu była ważnym czynnikiem przy jego wyborze. Za pomocą technik inżynierii genetycznej udało nam się zmodyfikować go w taki sposób, że był w stanie wykorzystywać enzymy wiążące dwutlenek węgla pochodzące z mikroorganizmów które żyją w znacznie niższych temperaturach – około 70⁰C. Zatem zmodyfikowany Pyrococcus furisosus jest w stanie przetwarzać dwutlenek węgla w temperaturach, w których wpływ jego własnego metabolizmu jest minimalny, przez co zużywane jest znacznie mniej energii na utrzymanie organizmu. Poza tym pracujemy z Pyrococcus furisosus od wielu lat, więc ten organizm jest nam dobrze znany.”
Dotychczasowe wyniki i perspektywy na przyszłość
Co konkretnie udało się uzyskać dzięki zmodyfikowanemu mikroorganizmowi, oraz co zespół planuje produkować w przyszłości? prof. Adams odpowiada: „Wykorzystując naszą nowatorską technologię udało nam się wyprodukować kwas 3‑hydroksypropionowy, który jest powszechnie wykorzystywany w przemyśle do produkcji akryli jak również innych wyrobów.” Zespół wykorzystał wodór, aby zainicjować odpowiednią reakcję chemiczną wewnątrz mikroorganizmu, co pozwoliło mu wytworzyć właśnie ten związek wykorzystując w tym celu atmosferyczny dwutlenek węgla.
Prof. Adams dodaje: „Wykorzystując inne modyfikacje genetyczne mamy nadzieję na stworzenie kolejnych szczepów Pyrococcus furisosus, które będą zdolne do produkcji innych użytecznych substancji chemicznych. Kwas 3‑hydroksypropionowy został wyprodukowany, aby udowodnić słuszność naszego założenia o wykorzystywaniu przez zmodyfikowany szczep atmosferycznego dwutlenku węgla.W przyszłości mamy nadzieję na produkcję n‑butanolu. Jeżeli nam się powiedzie, będzie to pierwsze paliwo produkowane wyłącznie z dwutlenku węgla.”
Paliwo wyprodukowane w ten sposób, byłoby neutralne dla środowiska, ponieważ jego spalanie uwalniałoby taką samą ilość dwutlenku węgla, jaka została wykorzystana przy jego produkcji. Zespół planuje obecnie zwiększyć skalę operacji, oraz inne dodatkowe testy przed ewentualną komercjalizacją swojej technologii.
Przeczytaj również:
Ogólnoeuropejska współpraca badaczy, czyli o działaniach COST
10. jubileusz istnienia krakowskiego CITTRU. Analizujemy dotychczasowy dorobek.
red. Tomasz Domagała
Portal Biotechnologia.pl
Źródło:
http://news.uga.edu/
KOMENTARZE