ALTIN 499,21
DOLAR 8,8689
EURO 10,4740
BIST 1.385
Adana Adıyaman Afyon Ağrı Aksaray Amasya Ankara Antalya Ardahan Artvin Aydın Balıkesir Bartın Batman Bayburt Bilecik Bingöl Bitlis Bolu Burdur Bursa Çanakkale Çankırı Çorum Denizli Diyarbakır Düzce Edirne Elazığ Erzincan Erzurum Eskişehir Gaziantep Giresun Gümüşhane Hakkari Hatay Iğdır Isparta İstanbul İzmir K.Maraş Karabük Karaman Kars Kastamonu Kayseri Kırıkkale Kırklareli Kırşehir Kilis Kocaeli Konya Kütahya Malatya Manisa Mardin Mersin Muğla Muş Nevşehir Niğde Ordu Osmaniye Rize Sakarya Samsun Siirt Sinop Sivas Şanlıurfa Şırnak Tekirdağ Tokat Trabzon Tunceli Uşak Van Yalova Yozgat Zonguldak
İstanbul 26 °C
Az Bulutlu

Tasarlanmış Maya Biyoyakıt Üretimini Artırabilir

03.07.2021
63
Tasarlanmış Maya Biyoyakıt Üretimini Artırabilir

MIT araştırmacıları, şalgam otu, buğday samanı ve mısır sobası dahil olmak üzere farklı selülozik hammadde türleri ile yüksek etanol verimi elde etmenin bir yolunu buldular. Kredi: MIT News, iStockphoto’dan görüntülerle

Araştırmacılar, mikropları toksik yan ürünlere karşı daha toleranslı hale getirerek, mısırın ötesinde daha geniş bir yelpazede hammadde kullanabileceklerini gösteriyorlar.

Etanol gibi biyoyakıtların üretimini artırmak, küresel fosil yakıt tüketimini azaltmaya yönelik önemli bir adım olabilir. Bununla birlikte, etanol üretimi, büyük ölçüde, ABD’nin yakıt ihtiyacının önemli bir bölümünü oluşturmaya yetecek miktarda yetiştirilmeyen mısıra bağlı olması nedeniyle sınırlıdır.

Biyoyakıtların potansiyel etkisini genişletmeye çalışmak için, MIT mühendislerinden oluşan bir ekip, bu tür yakıtları üretmek için daha geniş bir gıda dışı hammadde yelpazesinin kullanımını genişletmenin bir yolunu buldu. Şu anda, saman ve odunsu bitkiler gibi hammaddelerin biyoyakıt üretimi için kullanılması zordur, çünkü ilk önce fermente edilebilir şekerlere parçalanmaları gerekir; bu işlem, biyoyakıt üretmek için en yaygın olarak kullanılan mikroplar olan maya için toksik olan çok sayıda yan ürünü serbest bırakan bir süreçtir .

MIT araştırmacıları, çok daha bol olan bu kaynakları biyoyakıt üretmek için kullanmayı uygun hale getirerek, bu toksisiteyi aşmanın bir yolunu geliştirdiler. Ayrıca, bu toleransın diğer kimyasalları üretmek için kullanılan maya suşlarında tasarlanabileceğini ve potansiyel olarak biyodizel veya biyoplastik yapmak için bir kaynak olarak “selülozik” odunsu bitki materyalinin kullanılmasını mümkün kıldığını gösterdiler.

MIT araştırma görevlisi ve yeni çalışmanın baş yazarı Felix Lam, “Gerçekten yapmak istediğimiz şey, hemen hemen her ürüne selüloz hammaddelerini açmak ve selülozun sunduğu bolluktan yararlanmak” diyor.

Kimya Mühendisliğinde Willard Henry Dow Profesörü Gregory Stephanopoulos ve Whitehead Biyomedikal Araştırma Enstitüsü’nde Margaret ve Herman Sokol Profesörü ve MIT Biyoloji Bölümü’nde Amerikan Kanser Derneği Genetik Profesörü Gerald Fink, makalenin kıdemli yazarlarıdır. 25 Haziran 2021’de yayınlanan , Bilim Gelişmeleri.

Toleransı artırmak

Şu anda, ABD mısır hasadının yaklaşık yüzde 40’ı etanole gidiyor. Mısır, öncelikle çok miktarda su ve gübre gerektiren bir gıda mahsulüdür, bu nedenle selülozik biyokütle olarak bilinen bitki materyali, yenilenebilir yakıtlar ve kimyasallar için çekici, rekabet etmeyen bir kaynak olarak kabul edilir. Birçok saman türünü ve mısır bitkisinin tipik olarak kullanılmayan kısımlarını içeren bu biyokütle, ABD Enerji Bakanlığı’nın bir araştırmasına göre, yılda 1 milyar tondan fazla materyali kapsayabilir – 30 ila 50 tane ikame etmeye yetecek kadar. ulaşım için kullanılan petrolün yüzdesi.

Bununla birlikte, selülozik biyokütleyi kullanmanın önündeki iki büyük engel, selülozun önce odunsu ligninden serbest bırakılması ve daha sonra selülozun mayanın kullanabileceği basit şekerlere parçalanması gerektiğidir. Gereken özellikle agresif ön işleme, çok reaktif olan ve maya hücrelerini öldürebilen aldehitler adı verilen bileşikler üretir.

Bunun üstesinden gelmek için, MIT ekibi bir teknik birkaç yıl önce maya hücrelerinin, aynı zamanda büyük miktarlarda maya için toksik olan çok çeşitli alkollere karşı toleransını geliştirmek için geliştirmişlerdi. Bu çalışmada, biyoreaktöre maya zarını güçlendiren spesifik bileşiklerin eklenmesinin, mayanın yüksek etanol konsantrasyonlarında çok daha uzun süre hayatta kalmasına yardımcı olduğunu gösterdiler. Bu yaklaşımı kullanarak, yüksek performanslı bir maya türünün geleneksel yakıt etanol verimini yaklaşık yüzde 80 oranında iyileştirebildiler.

Yeni çalışmalarında, araştırmacılar, selülozik yan ürün aldehitleri alkollere dönüştürebilmeleri için mayayı tasarladılar ve zaten geliştirdikleri alkol tolerans stratejisinden yararlanmalarını sağladılar. Birkaç maya türünden bu reaksiyonu gerçekleştiren doğal olarak oluşan birkaç enzimi test ettiler ve en iyi sonucu vereni belirlediler. Sonra, kullandılar yönlendirilmiş evrim daha da geliştirmek için.

Stephanopoulos, “Bu enzim, aldehitleri alkollere dönüştürür ve geliştirdiğimiz diğer yöntemleri kullanarak, mayanın bir sınıf olarak alkollere aldehitlere göre çok daha toleranslı hale getirilebileceğini gösterdik” diyor.

Mayalar genellikle toksik selülozik hammaddelerden etanol üretmede çok verimli değildir; bununla birlikte, araştırmacılar bu üstün performanslı enzimi ifade edip reaktöre membran güçlendirici katkı maddeleri eklediğinde, suş, selülozik etanol üretimini geleneksel mısır etanolü ile eşleşen seviyelere üç kattan fazla artırdı.

bol hammadde

Araştırmacılar, şalgam, buğday samanı ve mısır çömleği (mısır hasat edildikten sonra geride kalan yapraklar, saplar ve kabuklar) dahil olmak üzere beş farklı selülozik hammadde türü ile yüksek etanol verimi elde edebileceklerini gösterdiler.

Lam, “Tasarlanmış suşumuzla, genellikle çok toksik olan tüm bu hammaddelerden esasen maksimum selülozik fermantasyon elde edebilirsiniz” diyor. “Bunun en güzel yanı, bir sezon mısır artıklarınızın o kadar da iyi olmamasının bir önemi yok. Enerji pipetlerine geçebilir veya yüksek miktarda pipetiniz yoksa, bir tür etli, odunsu kalıntıya geçebilirsiniz.

Araştırmacılar ayrıca aldehit-etanol enzimlerini biyoplastiklerin öncüsü olan laktik asit üretmek üzere tasarlanmış bir maya türüne dönüştürdüler. Etanolde olduğu gibi, bu suş, mısırda olduğu gibi selülozik malzemelerden de aynı verimde laktik asit üretebildi.

Bu gösteri, dizel gibi diğer ürünleri üreten maya suşlarına aldehit toleransı mühendisliğinin mümkün olabileceğini düşündürmektedir. Biyodizellerin, elektrifikasyon gibi emisyonsuz bir alternatifi olmayan ve büyük miktarda fosil yakıt gerektiren ağır kamyon taşımacılığı, nakliye veya havacılık gibi endüstriler üzerinde potansiyel olarak büyük bir etkisi olabilir.

Stephanopoulos, “Artık hemen hemen her tür üretim yoluna bağlayabileceğiniz bir tolerans modülümüz var” diyor. “Amacımız, bu teknolojiyi yağlar, dizel ve jet yakıtı gibi bu ağır yakıtların üretimi için daha uygun olan diğer organizmalara yaymaktır.”

Bu araştırma hakkında daha fazla bilgi için, Atılan Bitki Maddesinden Biyoyakıt Üretmek İçin Genetiği Değiştirilmiş Maya’yı okuyun.

Referans: Felix H. Lam, Burcu Turanlı-Yıldız, Dany Liu, Michael G. Resch, Gerald R. Fink ve Gregory Stephanopoulos, “Tasarlanmış maya toleransı, toksikleştirilmiş lignoselülozik hammaddelerden verimli üretim sağlar”, 25 Haziran 2021, Bilim Gelişmeleri.
DOI: 10.1126 / sciadv.abf7613

Araştırma, ABD Enerji Bakanlığı ve Ulusal Sağlık Enstitüleri tarafından finanse edildi.

.

Gelişmelerden zamanında haberdar olmak için Google News’te Bilim Portal’a ABONE OLUN

ZİYARETÇİ YORUMLARI - 0 YORUM

Henüz yorum yapılmamış.