Nye veje, bedre biobrændstoffer

Massefremstilling af biobrændstoffer kan være nøglen til grønnere, mere miljørigtig energi, transport og produktmuligheder. Forskere har tidligere konstrueret metaboliske veje for mikrober, gør dem til små biobrændstoffabrikker. Nu, ny forskning fra en ingeniør ved Washington University i St. Louis forfiner processen yderligere, sy sammen de bedste stykker af flere forskellige bakterier for at syntetisere et nyt biobrændstofprodukt, der matcher nuværende motorer bedre end tidligere producerede biobrændstoffer.

"Mit laboratorium er interesseret i at udvikle mikrobielle biosyntetiske processer til fremstilling af biobrændstoffer, kemikalier, og materialer med skræddersyede strukturer og egenskaber, " sagde Fuzhong Zhang, lektor ved Institut for Ingeniørvidenskab. "Tidligere vi konstruerede E.coli til at producere en precursorforbindelse, der fører til produktion af avancerede biobrændstoffer. I dette arbejde, vi tog det næste skridt mod selve fremstillingen."

Zhangs forskning fokuserer på konstruktion af metaboliske veje, der, når den er optimeret, lade bakterierne fungere som en biobrændstofgenerator. I sine seneste resultater, for nylig udgivet i Bioteknologi til biobrændstoffer , Zhangs laboratorium brugte de bedste stykker af flere andre arter – inklusive et velkendt patogen – for at gøre det muligt for E.coli at producere forgrenede, langkædet fedtalkohol (BLFL), et stof, der kan bruges som et frostbestandigt, flydende biobrændstof.

"Vi designede og konstruerede derefter en syntetisk metabolisk vej inde i den hurtigt voksende E.coli ved at introducere gener fra andre arter, herunder Staphylococcus aureus, cyanobakterier og jordbakterier, " sagde Zhang. "Ved at bruge CRISPR, vi inkorporerede gener fra forskellige arter med gunstige egenskaber i E.coli's fedtsyrevej."

Zhang og hans team fastslog, at staph var særlig nyttig til at løse et almindeligt problem ved fremstilling af biobrændstof:Det virulente patogen var i stand til at inkorporere grene i dets lipid. Disse grenstrukturer sænker lipiders smeltetemperatur dramatisk og omdanner langkædet fedtalkohol fra et voksagtigt stof til en væske, der bedre kan bruges som brændstof under koldt vejr.

Integrering af de forskellige arters gener i E.coli gav også et andet resultat:Normalt, E.coli kan ikke producere noget forgrenet lipid alene, men med den konstruerede metaboliske vej, 75 procent af de E. coli producerede biobrændstoffer er forgrenede.

Zhang siger, at det næste trin involverer at flytte den konstruerede metaboliske vej til en mere industriel-relevant mikrobiel vært. Hans laboratorium arbejder i øjeblikket sammen med andre Washington University-laboratorier hen imod dette mål.