STUDIU Bacteriile pot fi folosite pentru a produce combustibili bio pentru rachete spațiale

• Un grup de experți în biocombustibili au descoperit potențialul unei bacterii de a sta la baza producției de combustibili pentru rachete spațiale.
• Moleculele pentru combustibil provin de la bacteria Streptomyces, care erste prezentă în solurile din toată lumea.
• Oamenii de știință speră să poată sintetiza moleculele din deșeuri vegetale (cum ar fi reziduurile agricole necomestibile și tufișurile curățate pentru prevenirea incendiilor).

Transformarea petrolului în combustibili implică o chimie brută inventată pentru prima dată de oameni în secolul 19. Între timp, bacteriile produc molecule de energie pe bază de carbon de miliarde de ani.

Conștienți de avantajele pe care le oferă biologia, un grup de experți în biocombustibili condus de Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) s-a inspirat dintr-o moleculă antifungică extraordinară produsă de bacteria Streptomyces pentru a dezvolta un tip de combustibil cu totul nou, care are o densitate energetică proiectată mai mare decât cei mai avansați combustibili de mare putere utilizați în prezent, inclusiv combustibilii pentru rachete folosiți de NASA.

Grupul de cercetare se concentrează pe modul în care putem produce noi carburanți cu proprietăți mai bune

„Această cale biosintetică oferă un mod curat de a obține combustibili cu densitate energetică ridicată care, înainte de această lucrare, puteau fi produși doar din petrol, folosind un proces de sinteză extrem de toxic”, a declarat Jay Keasling, conducătorul proiectului, un pionier al biologiei sintetice și director executiv al Joint BioEnergy Institute (JBEI) din cadrul Departamentului pentru Energie din SUA. „Întrucât acești combustibili ar fi produși de bacterii hrănite cu materie vegetală – care este obținută din dioxid de carbon extras din atmosferă – arderea lor în motoare va reduce semnificativ cantitatea de gaze cu efect de seră adăugate în raport cu combustibili generați din petrol.”

„Consorțiul mai mare din spatele acestei lucrări, Co-Optima, a fost finanțat pentru a se gândi nu doar la recrearea acelorași carburanți din materii prime biologice, ci și la modul în care putem produce noi carburanți cu proprietăți mai bune”, a spus Sundstrom. „Întrebarea care a dus la acest lucru este: Ce tipuri de structuri interesante poate face biologia pe care petrochimia nu le poate face?”.

Oamenii de știință au căutat în literatura științifică compuși organici cu inele cu trei atomi de carbon și au găsit doar două exemple cunoscute, ambele realizate de bacteria Streptomyces, care este aproape imposibil de cultivat în mediul de laborator. Din fericire, una dintre molecule fusese studiată și analizată genetic datorită interesului pentru proprietățile sale antifungice. Descoperit în 1990, produsul natural este denumit jawsamycin, deoarece cele cinci inele ciclopropane inedite ale sale îl fac să arate ca o falcă plină de dinți ascuțiți.

Moleculele POP, sintetizate pe baza bacteriilor, pot sta la baza producției de combustibili

Omniprezente în solurile de pe toate continentele, Streptomyces sunt renumite pentru capacitatea lor de a produce substanțe chimice neobișnuite. „O mulțime de medicamente utilizate astăzi, cum ar fi imunosupresoarele, antibioticele și medicamentele anticancerigene, sunt fabricate din Streptomyces modificate”, declară oamenii de știință. Din acestea, cercetătorii vor să sintetizeze molecule numite POP, care stau la baza producției de biocombustibil.

Datele de simulare sugerează că combustibilii candidați POP sunt siguri și stabili la temperatura camerei și vor avea valori ale densității energetice de peste 50 de megajouli pe litru după procesarea chimică. Benzina obișnuită are o valoare de 32 de megajouli pe litru. JetA, cel mai comun combustibil pentru avioane și RP1, un combustibil popular pentru rachete pe bază de kerosen, are o valoare de aproximativ 35 de megajouli.

De la publicarea lucrării lor de validare a conceptului, cercetătorii au început să lucreze pentru a crește și mai mult eficiența producției bacteriei, pentru a genera suficient pentru testele de combustie.
În cele din urmă, oamenii de știință speră să transforme procesul într-o tulpină de bacterii care ar putea produce cantități mari de molecule POP din surse de hrană din deșeuri vegetale (cum ar fi reziduurile agricole necomestibile și tufișurile curățate pentru prevenirea incendiilor), ceea ce ar putea duce la crearea combustibilului neutru din punct de vedere al emisiilor de carbon.