Бактерии известны тем, что расщепляют лактозу для приготовления йогурта. Теперь исследователи под руководством Северо-Западного университета и LanzaTech использовали бактерии для расщепления отработанного углекислого газа (CO 2 ) для производства ценных промышленных химикатов.
В новом пилотном исследовании исследователи отобрали, спроектировали и оптимизировали штамм бактерий, а затем успешно продемонстрировали его способность превращать CO 2 в ацетон и изопропанол (IPA).
Этот новый процесс газовой ферментации не только удаляет парниковые газы из атмосферы, но и позволяет избежать использования ископаемого топлива , которое обычно необходимо для производства ацетона и IPA. Проведя анализ жизненного цикла, команда обнаружила, что углеродно-отрицательная платформа может сократить выбросы парниковых газов на 160% по сравнению с обычными процессами, если она будет широко распространена.
Исследование было опубликовано в понедельник (21 февраля) в журнале Nature Biotechnology .
«Ускоряющийся климатический кризис в сочетании с быстрым ростом населения ставит перед человечеством одни из самых насущных проблем, связанных с непрекращающимся выбросом и накоплением CO 2 во всей биосфере», — сказал Майкл Джуэтт из Northwestern, соавтор исследования. изучать. «Используя нашу способность сотрудничать с биологией, чтобы производить то, что необходимо, где и когда это необходимо, на устойчивой и возобновляемой основе, мы можем начать использовать доступный CO 2 для преобразования биоэкономики».
Джуэтт является профессором химической и биологической инженерии Уолтера П. Мерфи в Инженерной школе Маккормика Северо-Запада и директором Центра синтетической биологии. Он руководил исследованием вместе с Майклом Кёпке и Чинг Леангом, исследователями из LanzaTech.
Необходимые промышленные химикаты для массовых грузов и платформ, ацетон и изопропиловый спирт можно найти почти везде, а совокупный мировой рынок превышает 10 миллиардов долларов. Широко используемый в качестве дезинфицирующего и антисептического средства, изопропиловый спирт является основой для одной из двух формул дезинфицирующего средства, рекомендованных Всемирной организацией здравоохранения, которые очень эффективны для уничтожения вируса SARS-CoV-2. А ацетон является растворителем для многих пластмасс и синтетических волокон , разбавителем полиэфирной смолы, средствами для чистки и жидкостью для снятия лака.
Хотя эти химические вещества невероятно полезны, они производятся из ископаемых ресурсов, что приводит к потеплению климата в выбросах CO 2 .
Чтобы производить эти химические вещества более устойчиво, исследователи разработали новый процесс газовой ферментации. Они начали с Clostridium autoethanogenum, анаэробной бактерии, разработанной в LanzaTech. Затем исследователи использовали инструменты синтетической биологии, чтобы перепрограммировать бактерию на ферментацию CO 2 для производства ацетона и IPA.
«Эти инновации, основанные на бесклеточных стратегиях, которые направляли как создание штаммов, так и оптимизацию ферментов пути, сократили время производства более чем на год», — сказал Джуэтт.
Команды Northwestern и LanzaTech считают, что разработанные штаммы и процесс ферментации будут переведены в промышленные масштабы. Этот подход также потенциально может быть применен для создания оптимизированных процессов производства других ценных химических веществ.
«Это открытие — важный шаг вперед в предотвращении климатической катастрофы», — сказала Дженнифер Холмгрен, генеральный директор LanzaTech. «Сегодня большинство наших товарных химикатов получают исключительно из новых ископаемых ресурсов, таких как нефть, природный газ или уголь. Ацетон и ИПС — два примера с совокупным мировым рынком в 10 миллиардов долларов. Разработанные способы производства ацетона и ИПС ускорят развитие другие новые продукты, замыкая углеродный цикл для их использования во многих отраслях промышленности».
Исследование называется «Углеродоотрицательное, увеличенное производство ацетона и изопропанола путем газового брожения».
Теги: экология
