211service.com
Gemanipuleerde organismen voor het maken van goedkope suiker
In een poging om biobrandstoffen goedkoper te maken, startte een startup genaamd Proterro , gevestigd in Princeton, New Jersey, ontwikkelt een manier om de kosten van het maken van suiker, een basisbouwsteen voor ethanol, te verlagen. Het bedrijf ontwikkelt fotosynthetische micro-organismen om grote hoeveelheden suiker af te scheiden, en het ontwerpt een bioreactor om de organismen te laten groeien met kleine hoeveelheden water.
Mini suikerplantage: Deze prototype bioreactor gebouwd door startup Proterro wordt gebruikt voor het kweken van micro-organismen die suiker afscheiden. De micro-organismen groeien op de stof in het midden van de container.
Fotosynthetische micro-organismen, zoals algen, worden meestal gewaardeerd om hun vermogen om oliën te produceren. Proterro heeft ervoor gekozen om zich te concentreren op de productie van suiker omdat dat de bron is voor biobrandstof ethanol, en het is ook het startpunt voor nieuwe processen voor het maken van andere soorten biobrandstoffen.
Tegenwoordig wordt bijna alle suiker voor biobrandstoffen gemaakt van maïs of suikerriet, en verschillende bedrijven ontwikkelen processen om suiker te maken uit overvloedige cellulosematerialen zoals gras en houtsnippers. Maar als grondstof voor het maken van biobrandstoffen is suiker nog steeds te duur, zegt Kef Kasdin, CEO van Proterro. Alleen suiker uit suikerriet is goedkoop genoeg om economisch zinvol te zijn, en dat kan alleen op sommige locaties, zoals Brazilië, goedkoop worden verbouwd.
De micro-organismen van Proterro, een soort cyanobacteriën, kunnen veel hogere suikeropbrengsten per hectare produceren dan suikerriet en andere conventionele bronnen, zegt Kasdin. Suikerrietplanten gebruiken water en energie van de zon om veel biomassa te produceren die geen suiker is, en dan moet die omvangrijke biomassa worden getransporteerd en moet de suiker worden gewonnen, wat bijdraagt aan de kosten ervan. In het systeem van Proterro wordt meer van het water en de energie in zonlicht gericht op het maken van suiker in plaats van het ondersteunen van biomassa, en de organismen hoeven niet te worden geoogst - in plaats daarvan scheiden ze continu suiker af in een vorm die gemakkelijk te gebruiken is om biobrandstoffen te maken.
Proterro's microben produceren van nature sucrose wanneer het water waarin ze groeien te zout wordt - het is een verdedigingsmechanisme om te voorkomen dat water via osmose uit hen in het omringende water wordt gezogen. Het bedrijf heeft de genen geïdentificeerd die dit mechanisme activeren en heeft de organismen ontwikkeld om het in te schakelen. De onderzoekers hebben de organismen ook zo ontworpen dat ze de suiker afscheiden, waardoor het gemakkelijker te verzamelen is. Bij conventionele benaderingen voor het maken van brandstoffen met algen of cyanobacteriën, moeten de organismen worden geoogst en ontwaterd - de olie of suiker wordt vervolgens geïsoleerd van de rest van de biomassa, wat een van de redenen is waarom algenbrandstoffen duur zijn.
Het kweken van cyanobacteriën en andere fotosynthetische micro-organismen zoals algen vereist meestal ook een grote hoeveelheid water - ze worden gekweekt in vijvers of in grote heldere containers gevuld met water. Proterro ontwikkelt een nieuwe bioreactor die de cyanobacteriën niet onderdompelt in water. In plaats daarvan worden ze gekweekt op stof die doordrenkt is met water met behulp van een druppelsysteem. De organismen hoeven niet te worden ondergedompeld, maar gevoed met een straaltje water, zegt Kasdin.
De aanpak is vergelijkbaar met die van Joule Unlimited, behalve dat Joule zijn organismen heeft ontwikkeld om rechtstreeks brandstof te produceren. Kasdin zegt dat Proterro een proces heeft gekozen dat de organismen van nature doen, waarvan het hoopt dat het de organismen gemakkelijker zal maken om zich te ontwikkelen en te onderhouden. Ze zegt ook dat de laagwaterbioreactoren van Proterro ook kosten kunnen besparen in vergelijking met die van Joule, die de organismen onderdompelen in water.
Proterro, opgericht in 2008 en heeft $ 5 miljoen aan durfkapitaal opgehaald, bevindt zich nog in een vroeg stadium. Het heeft gemanipuleerde versies van de suikerafscheidende cyanobacteriën gedemonstreerd en prototype-bioreactoren gemaakt. Maar het is nog steeds niet precies duidelijk hoe hoog de opbrengsten zullen zijn, of hoeveel minder water zal worden gebruikt dan conventionele manieren om suiker te maken - of zelfs of suiker goedkoper kan worden gemaakt dan van suikerriet.
Het feit dat de organismen niet veel water nodig hebben en de suiker kunnen afscheiden, maakt de technologie aantrekkelijk, zegt Jianping Yu, een wetenschapper bij het National Renewable Energy Laboratory in Golden, Colorado. Bovendien, zegt hij, is al aangetoond dat algen en cyanobacteriën hoge opbrengsten per hectare kunnen opleveren. Maar hij zegt dat het bedrijf voor veel uitdagingen zal staan. De grootste komt van het feit dat de organismen door suiker af te scheiden een ideale omgeving creëren voor veel andere organismen. Deze andere organismen zouden de cyanobacteriën kunnen verstikken, waardoor het nodig is de bioreactoren regelmatig schoon te maken en nieuwe partijen cyanobacteriën te kweken. Dat zou het systeem te duur maken.
Biobrandstoffenbedrijven die dichter bij gevestigde industriële processen blijven, hebben meer kans van slagen, zegt Mark Bünger, onderzoeksdirecteur bij Lux Research. De arena voor biobrandstoffen heeft veel uitdagingen en Proterro probeert ze allemaal tegelijk aan te pakken. Het is een grote, gewaagde gok.