211service.com
Schimmelgenen helpen gras in ethanol te veranderen
Genen gekopieerd van een gewone schimmel zouden de productie van ethanol uit overvloedige materialen zoals gras en houtsnippers kunnen vereenvoudigen, een ontwikkeling die ooit zou kunnen helpen ethanol te concurreren met benzine.
De vervoerders: Schimmeleiwitten die helpen bij het transporteren van complexe suikers voor de spijsvertering, zijn te zien in deze afbeelding van gist. De transporteiwitten zijn gelabeld met een groen fluorescerend eiwit.
Wetenschappers hebben genen genomen van een schimmel die op gras en dode planten groeit, en ze getransplanteerd in gist die al wordt gebruikt om suiker in ethanol te veranderen. De genen laten de gist delen van planten fermenteren die het normaal niet kan verteren, waardoor de productie van ethanol mogelijk wordt gestroomlijnd.
Het is gewoon een efficiënter proces, zegt Jamie Cate , een bioloog aan de University of California, Berkeley en aan het Lawrence Berkeley National Laboratory. Als je elke cent die je kunt eraf scheert, zou het kunnen concurreren met olie, zegt Cate, die het werk leidde.
De meeste ethanol wordt geproduceerd met behulp van eenvoudige suikers, zoals de glucose afkomstig van maïskorrels of suikerriet. Ethanolproducenten zouden graag glucose gebruiken uit meer overvloedige bronnen, zoals maïskolven en stengels, switchgrass, houtafval en ander taai plantaardig materiaal. Maar die plantendelen zijn gemaakt van cellulose, een koolhydraat opgebouwd uit lange suikerketens. Om gist uit deze materialen ethanol te laten maken, moet het complexe koolhydraat eerst worden afgebroken tot zeer eenvoudige suikers, een proces dat tijd kost en normaal gesproken de toevoeging van dure enzymen vereist.
Met de nieuwe techniek hoeven ethanolproducenten cellulose niet meer af te breken tot enkelvoudige suikers. In plaats daarvan zouden ze alleen cellulose hoeven af te breken tot een intermediair materiaal dat cellodextrine wordt genoemd. De gemodificeerde gist kan hiermee werken, in plaats van te wachten tot het helemaal is afgebroken tot glucose, waardoor stappen worden verwijderd die tijd en geld kosten.
Gist neemt een eenvoudig molecuul zoals glucose en verteert het als voedsel, waarbij alcohol als bijproduct wordt geproduceerd. De Berkeley-onderzoekers, samen met een collega van de Chinese Wetenschapsacademie in Tianjin, ontdekte dat een pluizige oranje schimmel genaamd Neosporen die op dood plantaardig materiaal groeit, produceert twee verschillende eiwitten die helpen bij het transporteren van complexere cellulosemoleculen naar cellen voor vertering. Bovendien ontdekten ze dat de schimmel een enzym produceert dat kan helpen die moleculen verder af te breken. De onderzoekers doorzochten vervolgens het genoom van a Neosporen om de genen te vinden die verantwoordelijk zijn voor deze vermogens
Lee Lynd , een milieu-ingenieur in Dartmouth, zegt dat het concept om suikerfermenterende microben te manipuleren, zodat ze ook enzymen zullen produceren, algemeen wordt beschouwd als de meest veelbelovende benadering voor het omzetten van cellulosematerialen in ethanol. Veel onderzoekers werken aan het consolideren van de verwerkingsstappen van ethanol, zegt hij, en sommigen hebben betere resultaten behaald in sommige delen van het proces. Maar Lynd zegt dat dit de eerste keer is, voor zover hij weet, dat iemand deze transporters heeft gekloond.
Deze vooruitgang is relevant, demonstreert in principe de belofte van technische microben voor verbeterde biomassaverwerking en zou commercieel kunnen worden toegepast, zegt Lynd. De vorderingen maken het echter niet vanzelf mogelijk en vormen een relatief vroege stap op een lange weg.
De techniek behandelt niet veel van de verwerking die betrokken is bij de productie van ethanol. Ethanolmakers zouden nog steeds enzymen moeten gebruiken om de cellulose af te breken tot een tussenstadium dat cellodextrine wordt genoemd. Maar de gist kan hiermee werken, in plaats van te wachten tot het helemaal is afgebroken tot glucose, waardoor stappen worden verwijderd die tijd en geld kosten.
Voor hun onderzoek gebruikte de groep een giststam die vaak in laboratoria wordt bestudeerd. De genen zullen moeten worden ingebracht in stammen die zijn gekweekt om te voldoen aan de eisen van industriële ethanolproductie. Wetenschappers van de University of Illinois, onderdeel van het Energy Biosciences Institute dat het onderzoek financierde, gaan daarmee aan de slag. Ondertussen blijft Cate studeren Neospora om te kijken of hij een nog betere combinatie van genen kan vinden. We gaan nog steeds porren en porren naar Neospora om te zien welke andere trucs het voor ons kan hebben, zegt hij.
Het kan vijf jaar duren voordat de gemodificeerde gist klaar is voor gebruik in een ethanolfabriek op demonstratieschaal, en misschien een decennium voordat ethanol op deze manier in gastanks terechtkomt, zegt Cate. Onderzoekers zullen enige tijd niet weten hoeveel opbrengst de gemodificeerde gist zal produceren totdat het in een productieomgeving is uitgeprobeerd.
We maken een verbetering van 10 tot 20 procent, andere bedrijven maken een verbetering van 10 tot 20 procent in hun enzymen, en ineens hebben we de kosten verlaagd tot waar het kan concurreren met olie, zegt Cate.