Läpimurto biopolttoaineen valmistuksessa merilevästä
Tammikuussa 2012 tutkijat Kalifornian BerkeleyssäjulkaistulehdessäTiedetulokset kehitetystä menetelmästä biopolttoaineen tuottamiseksi merilevästä. He sanovat, että tämä menetelmä tekee merilevistä kilpailijan toimittaakseen maailmalle ”todellista uusiutuvaa biomassaa”.
Adam Wargacki ja kollegat Bio Architecture Labissa -jonka verkkosivusto on täällä- geneettisesti muokattu uusi E. coli -bakteerikanta, joka voi syödä ruskean merilevän sokereista ja muuttaa sokerit etanoliksi. Ennen tätä läpimurtoa, vaikka se kasvaa nopeasti, merilevää ei ole käytetty biopolttoaineena, koska harvat organismit voivat kuluttaa merilevien tuottamia sokereita. Ja etanolin tuotanto vaatii sokerin kulutusta. Biopolttoaineen valmistamiseksi sokeria on syötettävä bakteereille, jotka muuttavat sokerin etanoliksi.
Ruskea merilevä kasvaa veden alla yhdessä BAL: n Chilen vesiviljelylaitoksista. Kuva: Bio Architecture Lab
Monet uskovat, että merilevien käyttö biopolttoaineiden tuottamiseen on lupaavaa. Merilevien käyttö biopolttoaineena voittaa maankäytön ja nykyisen biopolttoaineen tuotannon energiarajoitukset. Kun maissia käytetään etanolin tuottamiseen, syntyy keskustelua ruoan ja polttoaineen maankäytön välillä. Polttoaineen lähteen viljely meressä kiertää tämän keskustelun. Lisäksi makean veden resursseille ei ole kysyntää merilevää kasvatettaessa.
Maankäyttöä koskevien eettisten kysymysten ohittamisen lisäksi merilevä sisältää myös eiligniini. Ligniini on yksi maapallon runsaimmista orgaanisista molekyyleistä. Tämä molekyyli on monimutkainen hiiliatomien verkosto, jonka kasvit rakentavat soluseiniinsä auttaakseen kasveja saamaan rakenteen ja tuen. Ligniinin lisäetu kasveille on se, että vaikka se on suuri molekyyli, se sisältää hyvin vähän energiaa. Ligniinin monimutkaisuus ja vähäinen energia merkitsevät sitä, että monet organismit eivät pysty sulattamaan sitä. Siksi ligniini toimii pelotteena organismeille, jotka haluavat syödä kasveja. Ligniinilla täytettyjä kovia puurakenteita on vaikea bakteereille tai sienille tunkeutua ja kuluttaa kasvien biomassan sisältämää energiaa.
Koska siinä ei ole ligniiniä, enemmän merilevän biomassaa on saatavana etanolin tuottamiseksi. Siksi jokainen merilevän yksikkö sisältää enemmän potentiaalista etanolia kuin maissi tai ruoho.
Tutkijat keskustelivat tutkimuksestaan 20. tammikuuta 2012 julkaistussa Science -numerossa.
Näiden merilevien ensisijaista sokerin muotoa kutsutaan kuitenkinalginaatti. Valitettavasti ei tiedetty bakteerilajeja, jotka voisivat muuttaa alginaatin etanoliksi. Toisin kuin ligniini, joka on vähäenerginen, alginaatti sisältää kuitenkin energian, joka tarvitaan etanolin tuottamiseen.
Tammikuussa 2012 BAL -tutkijat ilmoittivat luoneensa geneettisesti muunnetun bakteerin, jolla oli oikea solukoneisto alginaatin muuttamiseksi etanoliksi. Etanoli syntyy samanlaisessa prosessissa kuin oluen valmistus. Alginaattisokerit syötetään bakteereihin ympäristössä, jossa ei ole happea. Jos happea olisi läsnä, bakteerit muuttaisivat sokerin hiilidioksidiksi, samoin kuin ihmiset, kun syömme ruokaa.
Kuitenkin ilman happea bakteerit käyvät sokeriin ja tuottavat sen sijaan etanolia.
Mitä se tarkoittaa? Se tarkoittaa, että Bio Architecture Labin tutkijat ovat tarjonneet uuden etanolilähteen - merilevää -, joka tuottaa enemmän polttoainetta kuin ligniiniä sisältävät kasvit eikä vaadi maan muuntamista pois elintarviketuotannosta.
Merilevä on yksi levän muoto, ja muita yrityksiä on myös käynnissä levien käyttämiseksi etanolin tuottamiseksi. Kuva kauttarechargenews.com
Merilevä on yksi levän muoto, ja myös muita yrityksiä on käyttää levistä polttoaineen tuottamiseen. Toisin kuin BAL: n tutkijat, muut tutkijat keskittyvät käyttämäänmikrolevät- jotka ovat mikroskooppisia leviä, joita esiintyy sekä makean veden että valtameren järjestelmissä. Mikrolevät muuttavat auringonvalon tai sokerin öljyksi soluissaan. Nämä öljyt ovat samanlaisia kuin muut tavalliset kasviöljyt, kuten soija tai rypsi, ja ne voidaan sitten jalostaa polttoaineiksi, kuten biodieseliksi, vihreäksi dieseliksi ja lentopolttoaineeksi.
Valossa kasvatettuna nämä öljypitoiset levät edustavat yksivaiheista polkua kohti uusiutuvia liikennepolttoaineita (eli auringonvalo muuttuu suoraan öljyksi). Joitakin mikroleviä voidaan kuitenkin kasvattaa myös tummissa säiliöissä ja syöttää sokereita aivan kuten BAL: n suunnittelema E. coli tai yleisemmin hiiva. Sitten on kysyttävä, kun otetaan huomioon kiinteä määrä sokeria, syöttäisitkö sokerin mieluummin hiivalle tai E. colille ja teet etanolia - vai syöttäisitkö sitä leville, jotka tuottavat öljyä? Viime kädessä on suoritettava huolellinen tutkimus näiden prosessien tehokkuudesta ja tarvittavista erilaisista energiapanoksista. Esimerkiksi mikroleväöljyn tuotanto vaatii levien energiaintensiivistä ilmastusta; etanolituotteen talteenotto käymisestä voi kuitenkin vaatia enemmän energiaa kuin öljyn käsittelyyn käytetty. Molempien lähestymistapojen haasteena on saada levistä enemmän energiaa kuin levien kasvattamiseen ja polttoaineen uuttoon.
Ruskea merilevä. Kuva kauttaKarachin yliopisto, Pakistan
Bottom line: Adam Wargacki ja hänen kollegansa Bio Architecture Labissa Berkeleyssä, Kaliforniassa, ovat geneettisesti kehittäneet uuden E. coli -bakteeri -kannan, joka voi syödä ruskean merilevän sokereista ja muuttaa sokerit etanoliksi. He sanovat, että tämä menetelmä tekee merilevästä 'haastajan' toimittamaan maailmalle 'todellista uusiutuvaa biomassaa'. He julkaisivat tulokset lehdessäTiedetammikuussa 2012.
Daniel Kammen: Levien energia on yleismerkki
Vesiviljelyn ja antibioottien ongelmallinen suhde