211service.com
Benzine maken van bacteriën
De biobrandstof van de toekomst zou wel eens benzine kunnen zijn. Dat is de hoop van een biotech-startup die maandag voor het eerst beschreef hoe het bacteriën overhaalt om koolwaterstoffen te produceren die kunnen worden verwerkt tot brandstoffen zoals die gemaakt van aardolie.
Betere biobrandstof: Stephen del Cardayre, een biochemicus en vice-president van LS9 voor onderzoek en ontwikkeling.
LS9 , een bedrijf gevestigd in San Carlos, CA, en opgericht door geneticus George kerk , van de Harvard Medical School, en plantenbioloog Chris Somerville , van Stanford University, had eerder gezegd dat het werkte aan wat het hernieuwbare aardolie noemt. Maar op een Vereniging voor Industriële Microbiologie conferentie op maandag, begon het bedrijf meer openlijk te spreken over wat het heeft bereikt: het heeft verschillende bacteriën genetisch gemanipuleerd, waaronder E coli , om koolwaterstofketens op maat te produceren.
Om dit te doen, gebruikt het bedrijf tools uit de synthetische biologie om de genetische paden te wijzigen die bacteriën, planten en dieren gebruiken om vetzuren te maken, een van de belangrijkste manieren waarop organismen energie opslaan. Vetzuren zijn ketens van koolstof- en waterstofatomen die in een bepaalde rangschikking aan elkaar zijn geregen, met aan één uiteinde een carbonzuurgroep gemaakt van koolstof, waterstof en zuurstof. Haal het zuur weg en je houdt een koolwaterstof over die tot brandstof kan worden gemaakt.
Ik ben erg onder de indruk van wat ze doen, zegt James Collins , mededirecteur van de Centrum voor geavanceerde biotechnologie aan de Boston-universiteit. Hij noemt het gebruik van synthetische biologie en systeembiologie door het bedrijf om koolwaterstofproducerende bacteriën te ontwikkelen baanbrekend.
In sommige gevallen gebruikten de onderzoekers van LS9 standaard recombinant-DNA-technieken om genen in de microben in te voegen. In andere gevallen hebben ze bekende genen met een computer opnieuw ontworpen en gesynthetiseerd. De resulterende gemodificeerde bacteriën maken en scheiden koolwaterstofmoleculen uit die de lengte en moleculaire structuur hebben die het bedrijf wenst.
Stephen del Cardayre, een biochemicus en LS9's vice-president voor onderzoek en ontwikkeling, zegt dat het bedrijf honderden verschillende koolwaterstofmoleculen kan maken. Het proces kan ruwe olie opleveren zonder de vervuilende zwavel die veel aardolie uit de grond bevat. De ruwe olie zou op zijn beurt naar een standaardraffinaderij gaan om te worden verwerkt tot autobrandstof, vliegtuigbrandstof, dieselbrandstof of een ander aardolieproduct dat iemand wilde maken.
Volgend jaar zal LS9 een proeffabriek bouwen in Californië om het proces te testen en te perfectioneren, en het bedrijf hoopt binnen drie tot vijf jaar verbeterde biodiesel te verkopen en synthetische biocrudes aan raffinaderijen te leveren voor verdere verwerking. (Zie Betere biobrandstoffen bouwen .)
Maar LS9 is niet het enige bedrijf in deze game. Amyris Biotechnologie , uit Emeryville, CA, gebruikt ook genen van planten en dieren om microben designerbrandstoffen te laten produceren. Neil Renninger, senior vice-president van ontwikkeling en een van de medeoprichters van het bedrijf, zegt dat Amyris ook bacteriën heeft gecreëerd die in staat zijn om hernieuwbare brandstoffen op basis van koolwaterstoffen te leveren. Het belangrijkste verschil tussen de bedrijven, zegt Renninger, is dat terwijl LS9 werkt aan een biocrude die in een raffinaderij zou worden verwerkt, Amyris werkt aan de directe productie van brandstoffen die weinig of geen verdere verwerking nodig hebben.
Amyris werkt ook aan een proeffabriek die naar verwachting eind volgend jaar klaar zal zijn, en ze hoopt ook binnen drie of vier jaar commerciële producten beschikbaar te hebben. (Zie Een betere biobrandstof .) Beide bedrijven zeggen dat ze hun bacteriën verder willen ontwikkelen om efficiënter te werken, en ze werken aan het optimaliseren van het algehele productieproces. Het potentieel voor biobrandstoffen is enorm, en ik denk dat die van hen [LS9's] een mogelijke oplossing is, zegt Renninger.
Er zijn inderdaad veel technologische benaderingen nodig, zegt Craig Venter , medeoprichter en CEO van Synthetische genomica , van Rockland, MD, dat ook biotechnologie toepast op de brandstofproductie. We hebben honderd, duizend oplossingen nodig, niet slechts één, zegt hij. Ik ken minstens een dozijn groepen en laboratoria die met suiker biobrandstoffen proberen te maken van bacteriën.
Het bedrijf van Venter werkt ook aan technische microben om brandstof te produceren. Het bedrijf ontving onlangs een grote investering van de oliegigant BP om de microben te bestuderen die van ondergrondse olievoorraden leven; het idee is om te zien of de microben kunnen worden ontwikkeld om schonere brandstof te leveren. Een ander project heeft tot doel te sleutelen aan het genoom van palmbomen - de meest productieve oliebron voor biodiesel - om ze een minder schadelijk gewas voor het milieu te maken.
Het huidige werk van LS9 gebruikt suiker afkomstig van maïskorrels als voedselbron voor de bacteriën - dezelfde bron die wordt gebruikt door ethanolproducerende gist. Om grotere hoeveelheden brandstof te produceren en om geen energie te hebben die concurreert met voedsel, zullen beide benaderingen celluloseachtige biomassa, zoals switchgrass, als grondstof moeten gebruiken. Del Cardayre schat dat cellulosebiomassa ongeveer 2.000 gallons hernieuwbare aardolie per acre zou kunnen produceren.
Het produceren van koolwaterstofbrandstoffen is efficiënter dan het produceren van ethanol, voegt del Cardayre toe, omdat de eerste ongeveer 30 procent meer energie per gallon bevat. En het kost ook minder energie om te produceren. De ethanol die door gist wordt geproduceerd, moet worden gedestilleerd om het water te verwijderen, dus de productie van ethanol vereist 65 procent meer energie dan de productie van koolwaterstoffen.
Het Amerikaanse ministerie van Energie heeft zich tot doel gesteld om tegen 2030 30 procent van het huidige aardolieverbruik te vervangen door brandstoffen uit hernieuwbare biologische bronnen, en del Cardayre zegt dat hij denkt dat dit gemakkelijk haalbaar is.