וִידֵאוֹ: הפיכת חיידקים למפעלים פלסטיים
2023 מְחַבֵּר: Peter Bradberry | [email protected]. שונה לאחרונה: 2023-05-21 22:33
חברה חדשה מצאה דרך לייצר פולימרים מחיידקים מהונדסים גנטית הניזונים מסוכרים, ומחליפים תהליכים מבוססי דלק מאובנים.
Escherichia coli (E. coli) יכול לתת לך מקרה חמור של הרעלת מזון או, עם מעט הנדסה גנטית, פלסטיק שימושי. מדענים ב- Genomatica, Inc שבסיסה בסן דייגו, הודיעו על הצלחה בתמרון החיידקים לייצור ישיר של בוטאנדיול (BDO), תרכובת כימית המשמשת לייצור כל דבר, החל מסטרץ עד פגושים ברכב, ובכך מספקת דרך יעילה יותר באנרגיה להכנתו. ללא נפט או גז טבעי.
"תכננו את האורגניזם כך שהוא צריך להפריש את המוצר הזה כדי שהוא יגדל", אומר המהנדס הביולוגי כריסטוף שילינג, נשיא ומייסד החברה, שהושק בשנת 2000 לפיתוח חיידקים כאלה שמייצרים כימיקלים. "האינטרסים של האורגניזם מתואמים עם האינטרסים שלנו: הוא גדל מהר יותר כאשר הוא מייצר יותר.".
ניתן לגדל את ה- E. coli במיכלי תסיסה גדולים, בדיוק כמו אלה המשמשים לחלוט אתנול מתירס, וגם הותאם גנטית כדי לסבול ריכוזים גבוהים של BDO במים שלהם. "במקור, BDO היה רעיל ל- E. coli ברמות נמוכות למדי, אך פיתחנו את האורגניזם כך שהוא סובל כעת את הריכוז שאנו זקוקים לו כדי לגדול בו", אומר שילינג. "אנו מגדלים את החיידקים בסוכר ובמים כדי לייצר את המוצר, ואז מטהרים ומפרידים את המוצר מאותם מים."
שילינג ועמיתיו מנסים לייצר BDO תחילה בדיוק מכיוון שהשיטות הנוכחיות לייצורו דורשות כל כך עתירות אנרגיה. "אתה זקוק לאנרגיה משמעותית", אומר הכימאי הרברט אקסנר, מנהל האחראי על ייצור BDO וכימיקלים אחרים בארה"ב בענקית הכימיקלים BASF שבסיסה בגרמניה, אחת מיצרניות ה- BDO הגדולות בעולם.
בנוסף, BDO עצמה הולכת ומתייקרת, ועולה מלמטה תהליך ייצור פלסטיק בשימוש נרחב; ג'נומטיקה אומרת כי לא בטוח כמה יעלה BDO המיוצר על ידי E. coli, וציין כי התוצאות עד כה הוגבלו למעבדה.
אך החברה מחשבת כי התהליך שלהם (אפילו כולל כל האנרגיה הדרושה לאיסוף והובלת חומרי גלם גולמיים, החל מסוכר ועד תאית) דורש רק 32,000 יחידות תרמיות בריטיות (Btus) של אנרגיה, לפחות 30 אחוז פחות מהשיטות המסורתיות.. המנכ"ל כריסטופר גאן אומר כי החברה מתכננת להשתמש ב"מאגרי מזון מתחדשים זולים, זמינים, שאינם מתחרים במזון. " אז ה- E. coli יכול להפוך את סוכרי הפסולת הללו ל- BDO בלחץ רגיל וטמפרטורות מתחת ל -105 מעלות צלזיוס (40 מעלות צלזיוס), בניגוד לחלופות הנפט.
"זו לא סטייה בה אנו זקוקים לאתיב", מוסיף גאן. לדבריו החוקרים ייצרו עד כה פחות משני קילו (קילוגרם) BDO; הוא מצפה שמפעל פיילוט יפעל לפעול בשנה הבאה.
"גז טבעי או נפט הם חומרים שיכולים להיעדר יום אחד", אומר אקסנר של BASF. אבל "תעשיות גדולות, כמו יצרניות רכב אינן מוכנות לשלם מחיר גבוה משמעותית רק בגלל שנתת למוצר שלך תווית ביולוגית.".
בהתחשב בכך ששלושה מיליארד פאונד (1.4 מיליארד קילוגרמים) של BDO מיוצרים מדי שנה בזול יחסית, לג'נומטיקה יש דרך ארוכה לעבור. אך החברה מציעה כי ה- E. coli המהונדס גנטית עשוי להוכיח דרך בת קיימא יותר לייצור מגוון של תרכובות פלסטיק נחוצות בעתיד.
"בחרנו ב- BDO מלכתחילה מכיוון שמדובר במוצר שהוא יחסית מתוחכם במובן של מספר הצעדים שהופכים אותו לנפט וגז", אומר גאן. "במקרה שלנו, אנחנו מתחילים עם אדמה ומים ואור שמש בסופו של דבר עם סוכר במים כדי לייצר BDO. היתרון התחרותי החשוב הוא פחות אנרגיה וטביעת רגל סביבתית ידידותית בהרבה.".