Fremstilling af mikrober, der omdanner drivhusgasser

Forskere ved University of South Florida udnytter kraften i den menneskelige fysiologi til at omdanne drivhusgasser til brugbare kemiske forbindelser - en metode, der kan hjælpe med at mindske industriel afhængighed af olie og reducere vores kulstoffodaftryk.

Den nye biologisk baserede teknik, udgivet i Naturens kemiske biologi , blev udviklet af USF professor Ramon Gonzalez, Ph.D., og hans forskerhold. Det bruger det menneskelige enzym, 2-hydroxyacyl-coenzym A-lyase (HACL), at omdanne specifikke et-kulstofmaterialer (C1) til mere komplekse forbindelser, der almindeligvis bruges som byggesten til et uendeligt antal forbruger- og industriprodukter.

"Hos mennesker, dette enzym nedbryder forgrenede fedtsyrer, " sagde Gonzalez. "Det nedbryder dybest set lange kulstofkæder i mindre stykker. Vi havde brug for det til at gøre det modsatte. Så, vi konstruerede processen til at virke omvendt - ved at tage enkelte kulstofmolekyler og omdanne dem til større forbindelser.

Ved at manipulere DNA'et, der koder for enzymet, forskere er i stand til at indsætte det modificerede enzym i E. coli mikroorganismer, der fungerer som værter. Når disse mikrober introduceres til C1 råmateriale, såsom methanol, formaldehyd, format, kuldioxid og metan, der finder en metabolisk biokonverteringsproces sted, omdanne molekylerne til mere komplekse forbindelser.

Denne forskning repræsenterer et betydeligt gennembrud inden for biologisk baseret kulstofomdannelse og har potentiale til at transformere nuværende petrokemiske processer samt reducere mængden af ​​drivhusgas, der frigives til atmosfæren under råolieproduktion.

"Når råolie pumpes op af jorden, det kommer med en masse tilhørende gas, " sagde Gonzalez. "Meget af tiden, at gas brændes af gennem afbrænding og slippes ud i atmosfæren. Vi ser den gas som en spildt ressource."

Gennem deres arbejde, Gonzalez mener, at han og hans team har udviklet en metode til at udnytte den spildte ressource på en måde, der er økonomisk gennemførlig og lokkende for olieproducenter.

Lige nu, langt de fleste olieproduktionsanlæg anvender afbrænding til at afbrænde gas som metan. Selvom den proces er spild, ifølge Gonzalez, det er også ineffektivt og fører til frigivelse af overskydende, uforbrændt metan til atmosfæren samt yderligere kuldioxid produceret gennem afbrændingsprocessen.

Ved at implementere den USF-udviklede teknik, olieproducenter kunne ikke kun bedre styre deres påvirkning af miljøet, men også begynde at producere værdifulde kemiske forbindelser som ethylenglycol og glycolsyre - molekyler, der bruges i produktionen af ​​plastik, kosmetik, polymerer, rengøringsløsninger og meget mere.

Traditionelt, byggestenene til disse produkter er lavet ved hjælp af petroleum. Så, mens anvendelse af biokonverteringsmetoden vil bidrage til at reducere drivhusgasemissioner, det har også potentialet til at reducere den overordnede afhængighed af petroleum – flere fordele, som Gonzalez håber vil tiltrække producenter til at udforske at adoptere deres proces.

"Mens denne undersøgelse beskriver den overordnede videnskab, der gør alt dette muligt, vi arbejder i øjeblikket med partnere i den private sektor for at prøve at implementere vores teknik, " sagde Gonzalez. "Det er spændende at være i stand til at tage dette projekt fra dets første start hele vejen til industriel implementering og forhåbentlig have en meningsfuld indvirkning på ikke kun industrien, men også på miljøet."