211service.com
Bacteriën maken diesel uit biomassa
Gemanipuleerde bacteriën zijn opnieuw bedraad met de genetische machinerie die nodig is om cellulose om te zetten in een reeks chemicaliën, waaronder dieselbrandstof. De bacterie, ontwikkeld door het bedrijf South San Francisco LS9 in samenwerking met onderzoekers van de University of California, Berkeley, de nodige enzymen maken voor elke stap langs het synthesetraject en biomassa kunnen omzetten in brandstof zonder dat er extra bewerkingen nodig zijn. LS9 heeft de bacteriën gedemonstreerd in reactoren op proefschaal en is van plan het proces later dit jaar naar een commercieel niveau te schalen.
Bacteriën kracht: De E. coli-bacteriën in deze microscopische opname scheiden druppeltjes dieselbrandstof uit. De bacteriën zijn de kleine donkere staafjes die in de bovenhoeken en onderaan de afbeelding zijn geclusterd.
Jay Keasling , hoogleraar chemische technologie en bio-engineering aan UC Berkeley en een van de oprichters van LS9, en wetenschappers van LS9 rapporteren engineering E coli bacteriën om het enzym hemicellulase te synthetiseren en uit te scheiden, dat cellulose afbreekt tot suikers. De bacteriën kunnen die suikers vervolgens omzetten in een verscheidenheid aan chemicaliën, waaronder dieselbrandstof. De eindproducten worden door de bacteriën uitgescheiden en drijven vervolgens naar de bovenkant van het fermentatievat voordat ze worden overgeheveld.
Met deze methoden is het mogelijk om een reeks brandstoffen uit biomassa te maken, maar LS9 richt zich voorlopig op diesel in plaats van brandstoffen die vergelijkbaar zijn met benzine, zegt Stephen del Cardayre , de vice-president van onderzoek en ontwikkeling van het bedrijf. Dieselspecificaties zijn gemakkelijker te halen en de markt voor diesel groeit met 2 tot 4 procent per jaar, terwijl die voor benzine vlak is. Afgelopen mei werkte LS9 samen met Procter & Gamble om brandstoffen en basischemicaliën te ontwikkelen.
De inspanning van LS9 maakt deel uit van een toenemende druk van bio-ingenieurs om de kosten van biobrandstoffen te verlagen door microben te ontwikkelen die biomassa, zoals switchgrass en landbouwafval, kunnen omzetten in brandstoffen zonder enige aanvullende verwerking waarvoor dure katalysatoren en hoge temperaturen nodig zijn. Microben kunnen doorgaans slechts een deel van de conversie voltooien, waarbij nabewerking nodig is om de chemische voorlopers die door de microben zijn gemaakt, om te zetten. De nieuw ontworpen E coli zijn een uniek voertuig dat dit allemaal tegelijk kan bereiken en een zeer efficiënt proces biedt om producten te maken die al op de markt zijn, zegt David Berry , een partner bij Flagship Ventures, dat medeoprichter was van LS9.
Het proces van LS9 is gebaseerd op E coli metabolische machinerie van bacteriën om suikers om te zetten in vetzuren, die ze vervolgens gebruiken om andere moleculen te maken. Het voordeel van werken met E coli is dat het organisme, een werkpaard van de moleculaire biologie, bekend en gemakkelijk te kweken is, zegt Keasling. En de vetzuurroute van de bacterie is efficiënter in het omzetten van grondstoffen in brandstof dan metabolische routes die door andere synthetische biologiebedrijven worden gebruikt.
Vetzuren zijn een grote klasse moleculen die de basis kunnen vormen van veel basischemicaliën en brandstoffen die conventioneel uit aardolie worden gewonnen. Deze metabole routes zijn complexe netwerken en om hiervan te profiteren, moesten verschillende van de bestaande genen van de bacterie worden gewijzigd en nieuwe worden toegevoegd. Na jaren van engineering, zegt Keasling, kunnen we het molecuul krijgen dat we specifiek willen.
Del Cardayre zegt dat LS9 het dieselproductieproces heeft getest in zijn proeffabriek van 1.000 liter in Zuid-San Francisco, waarbij suikerriet als grondstof wordt gebruikt. Het bedrijf zal het proces dit jaar opschalen naar een commercieel niveau in een fabriek van 75.000 liter.
LS9 is niet het enige bedrijf dat suikerriet omzet in diesel: vorig jaar werd een ander synthetisch biologiebedrijf opgericht door Keasling, Amyris Biotechnologie uit Emeryville, CA, opende een demonstratiefabriek in Campinis, Brazilië. Het proces van Amyris is gebaseerd op gist die is ontwikkeld om suikers om te zetten in voorlopers van koolwaterstofbrandstof. Del Cardayre zegt dat LS9 mogelijk ook een fabriek in Brazilië opent, maar omdat de nieuwe bacteriën cellulose kunnen omzetten, niet alleen suiker, is het bedrijf niet gebonden aan suikerriet of andere grondstoffen.
Jim Collins , hoogleraar biomedische technologie aan de Boston University, zegt dat de vraag nu is of het proces van LS9 op grote schaal kosteneffectief zal zijn. Als je van 10 gallons naar duizenden gallons gaat, verandert de biologie en werken analyses die goed werkten in het laboratorium niet meer, merkt Collins op, omdat de omgeving van de microben verandert. De interessante vraag voor de komende jaren is welk bedrijf hun opbrengsten hoog genoeg kan krijgen en hun processen op schaal kan krijgen om de kosten laag te houden, zegt Collins.