Bakterije su poznate po tome što razgrađuju laktozu za proizvodnju jogurta i šećera za pravljenje piva. Sada su istraživači predvođeni Univerzitetom Northwestern i LanzaTech iskoristili bakterije da razgrade otpadni ugljen-dioksid (CO2), kako bi napravili vredne industrijske hemikalije.
U novoj pilot studiji istraživači su odabrali, konstruisali i optimizovali soj bakterija, a zatim su uspešno pokazali njegovu sposobnost da pretvori CO2 u aceton i izopropanol (IPA).
Ne samo da ovaj novi proces fermentacije gasa uklanja gasove staklene bašte iz atmosfere, već izbegava i korišćenje fosilnih goriva, koja su obično potrebna za stvaranje acetona i IPA. Nakon analize životnog ciklusa, tim istraživača je otkrio da bi ovaj novi pristup, ako bude široko prihvaćen, sa negativnim uticajem na ugljenik, mogao da smanji emisije gasova staklene bašte za 160% u poređenju sa konvencionalnim procesima. Studija je objavljena u časopisu Nature Biotechnology.
Potrebno je iskoristiti bioliogiju
„Ubrzana klimatska kriza, u kombinaciji sa brzim rastom stanovništva, predstavlja neke od najhitnijih izazova za čovečanstvo, a svi su povezani sa nesmanjenim oslobađanjem i akumulacijom CO2 u celoj biosferi. Ukoliko iskoristimo biologiju da napravimo ono što je potrebno, gde i kada je potrebno, na održivoj i obnovljivoj osnovi, možemo da počnemo da koristimo prednosti raspoloživog CO2 za transformaciju bioekonomije“, rekao je Michael Jewett sa Northwesterna, koautor istraživanja.
Jewett je profesor hemijskog i biološkog inženjerstva na Univerzitetu Northwestern i direktor Centra za sintetičku biologiju. On je zajedno vodio studiju sa istraživančima Michael Koepke i Ching Leang.
Potencijalno tržište od 10 milijardi dolara
Neophodne industrijske hemikalije, aceton i IPA nalaze se skoro svuda, a globalno tržište premašuje 10 milijardi dolara. Široko korišćen 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. A aceton je rastvarač za mnoge plastike i sintetička vlakna, poliestersku smolu za razređivanje, alate za čišćenje i sredstvo za uklanjanje laka za nokte.
Iako su ove hemikalije neverovatno korisne, one se proizvode iz fosilnih resursa, što dovodi do emisije CO2 koje zagreva zemlju i utiče na klimatske promene.
Da bi proizvodnja hemikalija bila održivija, istraživači su razvili novi proces fermentacije gasa. Počeli su sa Clostridium autoethanogenum, anaerobnom bakterijom napravljenom u LanzaTech-u. Zatim su istraživači koristili alate za sintetičku biologiju da reprogramiraju bakteriju da fermentira CO2 i da napravi aceton i IPA.
„Ove inovacije, vođene strategijama bez ćelija koje su vodile i inženjeringu sojeva i optimizaciji enzimskog puta, ubrzale su vreme do proizvodnje za više od godinu dana“, rekao je Jewett.
Veliki korak napred u izbegavanju klimatske katastrofe
Timovi istraživača Northvestern-a i LanzaTech-a veruju da će se razvijeni sojevi i proces fermentacije prevesti u industrijske razmere. 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. Danas, većina naših robnih hemikalija potiče isključivo od fosilnih resursa kao što su nafta, prirodni gas ili ugalj. Aceton i IPA su dva primera sa globalnim tržištem od 10 milijardi dolara. Razvijeni putevi za dobijanje acetona i IPA ubrzaće razvoj drugih novih proizvoda za njihovu upotrebu u više industrija zatvaranjem ciklusa ugljenika“, rekla je Dženifer Holmgren, izvršni direktor kompanije LanzaTech.
E2 portal (Science Daily)
