Mutierte Mikroben entsperren Algen der Vorrat an Energie

Ein vielversprechende neue System wandelt Braunalgen in Biokraftstoff, eröffnet eine neue mögliche Energiequelle, die helfen könnte Ersatz fossiler Treibstoffe, wie Benzin, Wissenschaftler berichtet heute (Jan. 19).

Das Geheimnis: Bakterien gentechnisch um zu brechen ein bisher unzugänglichen Zucker in Algen, Alginat genannt.

Die Forscher, die dieses neue System entwickelt zur es Erzeugung von Biokraftstoff Ethanol, das Benzin hinzugefügt wird; aber sagen es hat das Potenzial, nicht nur Ethanol aber andere Biokraftstoffe produzieren, sie und andere.

Das neue System ist wie ein Lego-Plattform, sagte Yasuo Yoshikuni, eine Studie Forscher und Chief Science Officer und Co-Founder bei Bio Architecture Lab in Kalifornien. Bei Änderungen an den Komponenten im Prozess das gleiche Mikrobe-basierte System ließe sich produzieren eine Vielzahl von Produkten, Yoshikuni sagte.

Beispielsweise das System könnte verwendet werden, um Algen zu einer Quelle (auch als Einsatzstoff) zu machen für andere Biokraftstoffe, darunter Butanol – Alkohol, wie Ethanol, das in Gas gemischt ist — oder Chemikalien in Biodiesel, mit Eigenschaften ähnlich wie herkömmliche, erdölbasierte Diesel verwendet. [10 Wege, um die Zukunft macht]

"Es öffnet sich ein riesiges neues Potential für Biokraftstoff Rohstoffe", sagte Tom Richard, Direktor des Institutes für Energie und Umwelt an der Pennsylvania State University.

Zwei Fragen bleiben nach Richard, der nicht an der Studie beteiligt war, die morgen in veröffentlicht wird (Jan. 20) Ausgabe der Zeitschrift Science ist: ist es wirtschaftlich sinnvoll einzusetzen Algen Biokraftstoff? Und ist es ökologisch attraktiv?

"Wir wissen nicht, die Antwort auf eine dieser Fragen, was dieser Artikel zeigt, ist, dass es technisch möglich ist, die ein großer erster Schritt," sagte Richard. "Und ich denke, in beiden Fällen gibt es Grund zu glauben, es ist ein guter Schütze."

Warum Algen?

Algen jetzt schließt sich der Kader der Pflanzen – vom Korn zum einzellige Alge – aufreizend erneuerbare und im Inland hergestellte Alternativen zu fossilen Brennstoffen bieten. In den Vereinigten Staaten wird Benzin Ethanol aus Mais hinzugefügt; in Brasilien werden Autos weitgehend, manchmal völlig von Ethanol aus Zuckerrohr angetrieben.

Mais und Zuckerrohr in Kraftstoff umzuwandeln kann jedoch problematisch, da beide auch Nahrungspflanzen. Auch andere Fehlerquellen Biokraftstoff, wie Rutenhirse, können für Land in einer Welt konkurrieren, deren Bevölkerung wächst und sucht eine ressourcenintensiver Diät. [7 (Milliarden) Bevölkerung Meilensteine]

"Dies ist eines der großen Debatten über Biokraftstoffe: gibt es genügend Agrarland, die Nahrungsmittel zu produzieren, wir benötigen in der Gesellschaft und produzieren auch erhebliche Mengen von Biokraftstoffen," sagte Richard.

Seetang ist anders; Es konkurrieren nicht mit der Landwirtschaft.

"Es gibt eine Menge von Biomasse in den Ozean, und bisher Menschen noch nicht wirklich Wege gefunden, um im wesentlichen nutzen", sagte Chris Somerville, Direktor des Energy Biosciences Institute, die an der Studie beteiligt war.

Algen – eine relativ unerschlossene Quelle der Ernährung, vor allem in Nordamerika – ist reich an Zucker, der Vorläufer für die meisten Biokraftstoffe sind. Seetang fehlt auch Lignin, eine Verbindung, die Macht Zellwände starr in Landpflanzen und, das muss entfernt werden, bevor solche Pflanzen in Treibstoff umgewandelt werden können.

Auch so, bis jetzt, Algen erschien Potenzial als Rohstoff für Biokraftstoffe, da einer der primären Zucker eingeschränkt haben, konnte nicht Alginat, aufgegliedert werden effizient genug, um Biokraftstoff in industriellem Maßstab zu produzieren.

Der bug

Meeresmikroben haben bereits die Möglichkeit zu brechen Alginat, transportieren die Produkte und verstoffwechseln, so dass Yoshikuni Team zuerst, die Details herausgefunden, wie dies geschieht. Dann entwickelt sie eine andere, mehr Industrie-freundliche Mikrobe, E. Coli, etwas ähnliches, spuckt Ethanol am Ende eines mehrstufigen Prozesses zu tun. Die letzten Schritte könnten ersetzt werden, um andere Biokraftstoffe oder sogar Chemikalien wie Kunststoffe und Polymere Bausteine erzeugen.

Dieses System nutzt auch andere Zucker in der Algen, Mannit und Glucan, da das E. Coli bereits die Fähigkeit zum Abbau von Mannit besaß und Commericially verfügbaren Enzyme leicht Glucan in zugänglicher Form, Glukose brechen können.

Dieses System könnte in jedem Braunalgen verwendet werden (Algen kommen auch in grün und rot). Yoshikuni Team verwendet Kombu, Seetang in der asiatischen Küche verwendet.

Anbau von Algen entlang drei Prozent der Küsten der Welt, wo bereits Kelp wächst, könnten 60 Milliarden Gallonen Ethanol, entsprechend Dan Trunfio, Bals CEO produzieren.

Richard und Somerville sagte, dass die Produktion von Ethanol aus Algen mit ihrem mikrobielle System wahrscheinlich mehr Arbeit in industriellem Maßstab kostengünstig zu erfordern würde.

BAL, die Anbaumethoden auf vier Piloten Seetang Farmen vor der Küste von Chile testet, arbeitet auf die Kommerzialisierung des Prozess zur Herstellung von Ethanol und erneuerbaren Chemikalien laut Trunfio. Algen Vorteile, seine hohen Zuckergehalt und Mangel an Lignin, machen es eine brauchbare Quelle für Biokraftstoff aus Sicht der Kosten, sagte er.

Blick in die Zukunft

Außerdem gibt es die Umweltfrage.

Eine Herausforderung werden wahrscheinlich Algen Bedarf an Nährstoffen wie Stickstoff und Phosphor, die nicht in den Ozeanen natürlich reichlich vorhanden sind, sagte Somerville. "Und in der Regel ist es nicht wünschenswert, den Ozean zu befruchten," sagte er.

Abfluss mit Nährstoffen gefüllt schafft tote Zonen mit niedrigem Sauerstoffgehalt, wie im Golf von Mexiko passiert, wo der Mississippi seine Nutzlast von landwirtschaftlichen Dünger liefert.

Trunfio argumentiert jedoch, dass Algen der Bedarf an Nährstoffen schafft die Möglichkeit, unter Hinweis auf Bals Seetang Farmen in der Nähe von Lachsfarmen, befinden, so dass die Algen Lachs Abfälle als Düngemittel verwendet werden kann.

Alles in allem war Somerville vorsichtig über die Auswirkungen des neuen mikrobielle Systems.

"Ändert alles? "Nein," sagte Somerville. "Es ist der Beginn der Öffnung eines neuen Bereichs; "es braucht schon einiges an zusätzliche Untersuchung grob gesagt, um zu sehen, was die echte Chance ist."

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