Разработка является шагом к коммерческому производству источника топлива, которое однажды может стать альтернативой ископаемым видам топлива.Пропан является привлекательным источником более чистого топлива, поскольку для него существует глобальный рынок.
Он уже производится как побочный продукт при переработке природного газа и нефтепереработке, но оба эти ресурса являются ограниченными ресурсами. В его нынешнем виде он составляет основную часть СУГ (сжиженный нефтяной газ), который используется во многих областях, от центрального отопления до походных печей и обычных автомобилей.
В новом исследовании группа ученых из Имперского колледжа Лондона и Университета Турку в Финляндии использовала кишечную палочку для прерывания биологического процесса, который превращает жирные кислоты в клеточные мембраны. Исследователи использовали ферменты, чтобы направить жирные кислоты по другому биологическому пути, так что бактерии производили готовый к работе возобновляемый пропан вместо клеточных мембран.
Их конечная цель — внедрить эту искусственно созданную систему в фотосинтезирующие бактерии, чтобы в один прекрасный день напрямую преобразовать солнечную энергию в химическое топливо.Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Communications.Д-р Патрик Джонс из Департамента наук о жизни Имперского колледжа Лондона сказал: «Хотя это исследование находится на очень ранней стадии, наше исследование, подтверждающее концепцию, обеспечивает метод возобновляемого производства топлива, которое ранее было доступно только из ископаемых запасов. Несмотря на то, что пока мы производим лишь крошечные объемы, произведенное нами топливо сразу же готово к использованию в двигателе.
Это открывает возможности для будущего устойчивого производства возобновляемых видов топлива, которые сначала могут дополнять, а затем заменять ископаемые виды топлива, такие как дизельное топливо. , бензин, природный газ и авиакеросин ".Ученые выбрали пропан, потому что он может легко покинуть ячейку в виде газа, но требует мало энергии для преобразования из своего естественного газообразного состояния в жидкость, которую легко транспортировать, хранить и использовать.«Ископаемое топливо — это ограниченный ресурс, и по мере того, как наше население продолжает расти, нам придется искать новые способы удовлетворения растущего спроса на энергию. Однако разработка процесса возобновляемой энергии, который является недорогим и недорогим, представляет собой серьезную задачу. экономически устойчиво.
В настоящее время водоросли можно использовать для производства биодизеля, но это коммерчески нецелесообразно, поскольку сбор и переработка требуют много энергии и денег. Поэтому мы выбрали пропан, потому что его можно отделить от естественного процесса с минимальными затратами энергии и будет совместим с существующей инфраструктурой для удобства использования », — добавил д-р Джонс.Используя кишечную палочку в качестве организма-хозяина, ученые прервали биологический процесс, который превращает жирные кислоты в клеточные мембраны.
Остановив этот процесс на ранней стадии, они могли удалить масляную кислоту, соединение с неприятным запахом, которое является важным прекурсором для производства пропана.Чтобы прервать этот процесс, исследователи обнаружили новый вариант фермента, называемого тиоэстеразой, который воздействует на жирные кислоты и высвобождает их из естественного процесса. Затем они использовали второй бактериальный фермент, названный CAR, для преобразования масляной кислоты в масляный альдегид. Наконец, они добавили недавно открытый фермент, называемый альдегид-деформилирующей оксигеназой (ADO), который, как известно, естественным образом создает углеводороды для образования пропана.
Предыдущие попытки использовать фермент АДО оказались разочаровывающими, поскольку ученые не смогли использовать природную силу фермента для создания более чистого топлива. Но ученые из Imperial обнаружили, что, стимулируя АДО электронами, они смогли существенно повысить каталитическую способность фермента и, в конечном итоге, произвести пропан.
Уровень пропана, производимого учеными, в настоящее время в тысячу раз меньше, чем то, что необходимо для превращения его в коммерческий продукт, поэтому сейчас они работают над усовершенствованием своего недавно разработанного синтетического процесса. Доктор Джонс сказал: «На данный момент мы не имеем полного представления о том, как именно образуются молекулы топлива, поэтому сейчас мы пытаемся выяснить, как именно разворачивается этот процесс.
Я надеюсь, что в течение следующих 5-10 лет мы сможем реализовать коммерчески жизнеспособные процессы, которые будут устойчиво подпитывать наши потребности в энергии ».Исследование финансировалось за счет гранта Европейского исследовательского совета.