Das ist ein Wunder! Wissenschaftler produzieren erneuerbaren Düsentreibstoff aus gewöhnlichen Bodenbakterien

Kürzlich hat ein Forscherteam des Lawrence Berkeley National Laboratory erfolgreich alternativen Düsentreibstoff aus häufig vorkommenden Bodenbakterienarten der Gattung Streptomyces geerntet.

Im Jahr 1999 veröffentlichte das American Petroleum Institute APA einen Bericht, der darauf hindeutet, dass die Ölreserven der Erde jederzeit austrocknen könnten.zwischen 2062 und 2094. Im Gegensatz dazu a Studie von 2019 der Millennium Alliance for Humanity and the Biosphere MAHB der Stanford University prognostiziert, dass die Welt dies tun wird viel früher kein Öl mehr dh im Jahr 2054. Stellen Sie sich eine Welt vor, in der Flugzeuge nicht fliegen, Jets die Landesgrenzen nicht schützen, Waren nicht verschifft werden und Raketen kann die Erde nicht verlassen, weil es kein Öl gibt.

Seit der globalen Luftfahrt, Schifffahrt und Luft- und RaumfahrtIndustrien laufen auf Öl, seine Erschöpfung könnte zu weltweitem Chaos führen. Vergessen Sie die Erschöpfung; die Ölknappheit verursacht bereits ein beispielloses Erhöhung der Kraftstoffpreise auf der ganzen Welt. Vor kurzem überschritten die Gaspreise in den verschiedenen Bundesstaaten der USA die Marke von 5 $ pro Gallone, a neues Allzeithoch.

Deshalb suchen viele Branchen und Wissenschaftler ständig nach erneuerbare Energiequellen die als Alternativen zu fossilen Brennstoffen dienen könnten, insbesondere Öl da es wahrscheinlich vor allem enden wird. Ein wichtiger Schritt in diese Richtung ist die bakteriengetriebene Produktion von erneuerbarem Düsentreibstoff durch Wissenschaftler des Lawrence-Labors.

Wie haben Wissenschaftler Kerosin aus Streptomyces hergestellt?

Wenn fossile Brennstoffe wie Flugkerosin Kraftstoff, der in Jets und Flugzeugen verwendet wird, Benzin oder Diesel verbrannt werden, wird Energie in großen Mengen erzeugt, und diese Energie treibt den Motor eines Fahrzeugs an. Eines der vielen Probleme mit fossilen Brennstoffen ist, dass esbraucht Millionen von Jahren, um sich zu bilden unter der Erdoberfläche . Das Forschungsteam in Berkley versuchte, einen Brennstoff zu schaffen, für den sie nicht Millionen von Jahren warten müssen, um sich wieder zu bilden.

Damals kontaktierte Jay Keasling, Professor für Chemieingenieurwesen an der University of California, den Forscher Pablo Cruz Morales Hauptautor der Studie und Projektwissenschaftler im Lawrence-Labor und fragte ihn, ob er und sein Team eine produzieren könntenMolekül namens Jawsamycin. Pablo hatte zuvor mit Streptomyces-Bakterien gearbeitet, daher wusste er, dass Jawsamycin ein Molekül ist, das auf natürliche Weise aufgrund der Stoffwechselreaktionen im Körper von Streptomyces-Bakterien produziert wird.

Keasling sagte Pablo, dass das Molekül das Potenzial habe, enorme Energiemengen freizusetzen, und „es wird eine explosive Idee.“ Als Pablo und sein Team dies hörten, begannen sie, an der Idee zu arbeiten. Sie entwickelten das Streptomyces coelicolorBakterien in einer Kulturbrühe mit Zuckern, Salzen und einigen Aminosäuren. Dann ernteten sie die Bakterien, brachen sie auf und trennten die öligen Fraktionen die Jawsamycin-ähnliche Moleküle enthielten, die in ihrem Körper produziert wurden. Schließlich entschieden sie sich für die Veresterungdie Öle und a neuer Biokraftstoff war bereit.

Die im Labor synthetisierten Moleküle, die ähnlich wie Jawsamycin wirken, werden von Pablo und seinen Kollegen als „Fuelimycin“ bezeichnet. Auf die Frage nach den Vor- und Nachteilen ihrer Biokraftstoff gegenüber konventionellem Kraftstoff, sagte PabloIE, “ unser Kraftstoff kann mit erneuerbaren Prozessen hergestellt werden, während die traditionellen Kraftstoffe aus Erdöl gewonnen werden. Die POP-FAMEs unsere können auch mehr Energie speichern, sodass sie möglicherweise effizienter sind, wenn sie in großem Maßstab produziert werden.

Er fügte hinzu: „Der Nachteil ist, dass wir noch eine großtechnische Produktionsmethode entwickeln müssen, die wirtschaftlich rentabel ist, und es ist schwer, mit fossilen Brennstoffen zu konkurrieren, da sie subventioniert werden und die Weltwirtschaft um sie herum aufgebaut ist. Aberdas wird sich ändern, das Klima unseres Planeten ändert sich und wir müssen aufhören, fossile Brennstoffe zu verwenden, um diesen Prozess zu verlangsamen.“

Die starke Chemie von Fuelimycin

Natürliches Jawsamycin ist ein Molekül, das im Körper von Streptomyces produziert wird, wenn sich die Bakterien von Zucker oder Aminosäuren ernähren, und diese dann während der Verdauung in Moleküle aus Cyclopropanringen dreieckige drei Kohlenstoffringe umwandelt. Laut den ForschernDer Prozess der Jawsamycin-Bildung ähnelt der Fettbildung im menschlichen Körper, aber es sind die hochenergetischen Cyclopropan-Ringe, die den Unterschied machen.

Fett ist als Ergebnis gebildet der Ansammlung von überschüssiger Glukose ein Molekül mit sechs Kohlenstoffatomen im Körper als Glykogen. Im Vergleich zu Molekülen mit sechs Kohlenstoffatomen benötigen dreieckige Moleküle mit drei Kohlenstoffatomen mehr Energie für ihre Bildung. Pablo erklärte dies weiter und schrieb: „WennSie haben Verbindungen, die in einem normalen Winkel sind, eine offene Kette von Kohlenstoffen, die Kohlenstoffe können flexibel sein und sie werden bequem. Sagen wir, Sie machen sie zu einem Ring aus sechs Kohlenstoffen – sie können sich immer noch ein bisschen bewegen und tanzenDie Dreiecksform lässt die Bindungen biegen, und diese Spannung erfordert Energie, um sie herzustellen. “

Der Aufbau von Jawsamycin- und Fuelimycin-Molekülen wird durch ein Enzym namens Polyketid-Synthasen erleichtert. Polyketid-Synthasen sind multienzymatische Komplexe, die Fettsäure-Synthasen ähneln, die im Körper von Menschen und vielen anderen Organismen ölige Verbindungen produzieren. Während ihrer Studie haben die Forschererkannten, dass die Wirkung des Polyketid-Synthasen-Enzyms den hochenergetischen Cyclopropanring bildet.

Sie glauben, dass ihr Biokraftstoff Jets, Flugzeuge und mehr antreiben könnte sogar Raketentreibstoff in der Zukunft, aber um dies zu ermöglichen, ist mehr Forschung erforderlich. Auf die Frage nach ihren Zukunftsplänen im Zusammenhang mit ihrer Biokraftstoffstudie sagte Pablo: „Die nächsten Schritte bestehen darin, die Bakterien dazu zu bringen, mehr von diesem Produkt zu produzieren und das weiter zu modifizierenProdukt, sodass es für eine breitere Palette von Anwendungen wie Schifffahrt, Raketentechnik und Luftfahrt eingesetzt werden kann.“

Die Studie wird in der Zeitschrift veröffentlicht Joule.