علوم آزمایشگاهی

باکتری ها زباله های کربن را به مواد شیمیایی با ارزش تبدیل می کنند

باکتری های مهندسی شده دی اکسید کربن جذب شده را به مواد شیمیایی برای سوخت، پارچه و لوازم آرایشی تبدیل می کنند.

باکتری ها برای تجزیه لاکتوز برای تولید ماست و شکر برای تولید آبجو شناخته شده اند. اکنون محققان به رهبری دانشگاه نورث وسترن و LanzaTech از باکتری ها برای تجزیه دی اکسید کربن ضایعات (CO 2 ) برای تولید مواد شیمیایی صنعتی با ارزش استفاده کرده اند.

در یک مطالعه آزمایشی جدید ، محققان یک سویه باکتری را انتخاب، مهندسی و بهینه کردند و سپس با موفقیت توانایی آن را در تبدیل CO2 به استون و ایزوپروپانول (  IPA) نشان دادند.

این فرآیند جدید تخمیر گاز نه تنها گازهای گلخانه‌ای را از جو حذف می‌کند، بلکه از استفاده از سوخت‌های فسیلی که معمولاً برای تولید استون و IPA مورد نیاز هستند، اجتناب می‌کند. پس از انجام تجزیه و تحلیل چرخه زندگی، تیم دریافتند که پلت فرم کربن منفی می تواند انتشار گازهای گلخانه ای را تا 160 درصد در مقایسه با فرآیندهای مرسوم کاهش دهد، اگر به طور گسترده مورد استفاده قرار گیرد.

این مطالعه در مجله  Nature Biotechnology منتشر شد.

مایکل جئوت از Northwestern، نویسنده ارشد این مقاله می‌گوید: « بحران فزاینده آب‌وهوایی، همراه با رشد سریع جمعیت، برخی از فوری‌ترین چالش‌ها را برای بشر ایجاد می‌کند که همگی به انتشار و انباشت بی‌وقفه CO  در کل زیست کره مرتبط هستند. مطالعه. با بهره گیری از ظرفیت خود برای مشارکت با زیست شناسی برای ایجاد آنچه مورد نیاز است، در کجا و در مواقع مورد نیاز، بر مبنای پایدار و تجدیدپذیر، می توانیم شروع به استفاده از CO2 موجود برای  تغییر اقتصاد زیستی کنیم.

Jewett استاد والتر پی مورفی مهندسی شیمی و بیولوژیکی در دانشکده مهندسی McCormick Northwestern و مدیر مرکز زیست شناسی مصنوعی است. او این مطالعه را با مایکل کوپکه و چینگ لیانگ، هر دو محقق در LanzaTech، رهبری کرد.

مواد شیمیایی فله و پلت فرم صنعتی ضروری، استون و IPA تقریباً در همه جا یافت می شوند، با مجموع بازار جهانی بیش از 10 میلیارد دلار. IPA که به طور گسترده به عنوان یک ضد عفونی کننده و ضد عفونی کننده استفاده می شود، اساس یکی از دو فرمول ضدعفونی کننده توصیه شده توسط سازمان جهانی بهداشت است که در از بین بردن ویروس SARS-CoV-2 بسیار موثر هستند. و استون یک حلال برای بسیاری از پلاستیک ها و الیاف مصنوعی، رزین پلی استر نازک کننده، ابزار تمیز کننده و پاک کننده لاک ناخن است.

در حالی که این مواد شیمیایی فوق‌العاده مفید هستند، اما از منابع فسیلی تولید می‌شوند که منجر به انتشار CO 2 گرم‌کننده آب و هوا می‌شود .

برای تولید پایدارتر این مواد شیمیایی، محققان فرآیند تخمیر گاز جدیدی را توسعه دادند. آنها با Clostridium autoethanogenum ، یک باکتری بی هوازی که در LanzaTech مهندسی شده است، شروع کردند. سپس، محققان از ابزارهای زیست‌شناسی مصنوعی برای برنامه‌ریزی مجدد باکتری برای تخمیر CO2 برای ساخت استون و IPA استفاده کردند.

Jewett گفت: «این نوآوری‌ها، به رهبری استراتژی‌های بدون سلول که هم مهندسی سویه و هم بهینه‌سازی آنزیم‌های مسیر را هدایت می‌کردند، زمان تولید را بیش از یک سال تسریع کردند.»

تیم Northwestern و LanzaTech معتقدند که سویه های توسعه یافته و فرآیند تخمیر به مقیاس صنعتی تبدیل می شود. این رویکرد همچنین می‌تواند به طور بالقوه برای ایجاد فرآیندهای ساده برای تولید سایر مواد شیمیایی ارزشمند به کار رود.

جنیفر هولمگرن، مدیر عامل LanzaTech گفت: “این کشف یک گام بزرگ به جلو در جلوگیری از یک فاجعه آب و هوایی است.” «امروزه، بیشتر مواد شیمیایی کالای ما منحصراً از منابع فسیلی جدید مانند نفت، گاز طبیعی یا زغال سنگ به دست می‌آیند. استون و IPA دو نمونه با بازار جهانی 10 میلیارد دلاری هستند. مسیرهای استون و IPA توسعه یافته توسعه سایر محصولات جدید را با بستن چرخه کربن برای استفاده از آنها در صنایع مختلف تسریع خواهد کرد.

– این بیانیه مطبوعاتی در ابتدا در وب سایت دانشگاه نورث وسترن منتشر شد

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.