Биоинженеры из Массачусетского технологического института создали дрожжи, которые могут преобразовывать сахара в липиды намного эффективнее, чем раньше. Это вплотную приближает ученых к созданию дешевого биодизеля из растительных отходов. Статья об исследовании опубликована в .
Биодизель, полученный из возобновляемых растительных и животных источников, рассматривают как экологичный аналог обычного дизеля, полученного из ископаемого сырья. Одна из основных проблем в его производстве — обеспечение необходимого количества растительного сырья. Растущий спрос на биотопливо приводит к использованию кормовых культур в качестве ресурса для его производства и вытеснению продовольственных посадок топливными.
Довольно эффективным оказалось использование в качестве сырья отработанного пищевого масла, но этого сырья довольно мало и его переработка дорога.
Самый привлекательный ресурс для изготовления биотоплива на сегодняшний день — это сложные растительные углеводы, лигно-целлюлозные соединения, отходы, которые не пригодны для использования в пищевой промышленности. Но для получения биодизеля их нужно преобразовать в липиды.
Для этой цели ученые используют модифицированные линии бактерий и дрожжей, а в качестве сырья на данный момент выступает простой углевод, сахар глюкоза, который можно получить из лигнина и целлюлозы. Но до сих пор эффективность микробных биореакторов была настолько низка, что их было экономически невыгодно использовать для производства топлива.
В новом исследовании ученые предложили решение этой проблемы. Они использовали дрожжи , которые в природе расщепляют глюкозу для получения углерода. Этот вид дрожжей и раньше пытались приспособить для получения липидов, но выход конечного продукта был крайне мал.
Исследователи рассчитали «бутылочные горлышки» в метаболизме дрожжей — ограничения, которые не дают им максимально эффективно производить липиды. Одним из таких ограничений оказался недостаточный синтез НАДФ, транспорта электронов, который участвует в синтезе липидов. Ученые добавили улучшенный механизм, синтеза НАДФ из кофермента НАД, который в избытке образуется при расщеплении глюкозы.
Благодаря обновленному механизму преобразования глюкозы в липиды, выход липидов повысился на 25 процентов по сравнению со сконструированными ранее линиями , до 0,27 грамма МЭЖК (метиловые эфиры жирных кислот, практически чистый биодизель) на грамм глюкозы. Новый механизм также уменьшил потребность дрожжей в кислороде, это позволило увеличить плотность культуры в биореакторе и увеличило выход топлива.
Стоимость биодизеля, который можно получить с помощью новой линии дрожжей, приближается к стоимости традиционного топлива. Возможно, в ближайшее время, ученым удастся получить действительно экологичное биотопливо, которое можно будет недорого и массово производить без ущерба пищевой промышленности.
Создание дрожжей-производителей не единственный вариант разработки дешевого биотоплива. Например, калифорнийские исследователи предлагают получать биогаз из навоза а арабские ученые собираются использовать рыб и морскую воду.