Исследователи занимались превращением глюкозы в олефины при помощи кишечной палочки

Ученые Чжэнь К. Ван (Zhen Q. Wang) из University at Buffalo и Мишель Чанг (Michelle Chang) из University of California возглавили исследование, которое больше похоже на современный вариант алхимии. А именно, они занимались превращением сахара в углеводороды, содержащиеся в бензине. Для этого использовалась генетически модифицированная кишечная палочка, которая поедает глюкозу и преобразует её в углеводороды. Исследователи сообщают о превращении таким способом глюкозы в олефины (один из углеводородов и один из нескольких типов молекул, из которых состоит бензин).

Двухстадийный процесс и использование катализатора

Исследователи разработали двухстадийный процесс с использованием микробов, поедающих глюкозу, и катализатора. Они осуществляли кормление глюкозой штаммов кишечной палочки, которые не несут угрозы здоровью человека.

Кишечная палочка была генетически модифицирована для производства набора из четырёх элементов. Они превращают глюкозу в соединения, которые называются 3-гидроксижирными кислотами. По мере того, как бактерии употребляли глюкозу, они производили жирные кислоты. Для завершения процесса преобразования, команда ученых использовала катализатор под названием пятиокись ниобия (Nb₂O₅). Он понадобился для того, чтобы отрезать нежелательные части жирных кислот в химическом процессе с образованием олефинов.

Сообщается, что исследователи нашли необходимые ферменты и катализаторы методом проб и ошибок. Для этого они тестировали различные молекулы со свойствами, соответствующими поставленным задачам. Они объединили в этом двухэтапном процессе всё лучшее, что может дать химия и биология, говорит Чжэнь К. Ван. Результаты исследования были опубликованы здесь.
 

Применение в экологически чистой энергетике

Чжэнь К. Ван добавляет, что производство биотоплива из такого возобновляемого источника, как глюкоза, имеет большой потенциал для технологий «зелёной» энергетики. Она объясняет, что глюкоза вырабатывается растениями в результате фотосинтеза. Этот процесс превращает углекислый газ (CO₂) и воду в глюкозу и кислород. Они разработали процесс дальнейшей переработки глюкозы в олефины. Значит, заключает она, олефины образуется из углекислого газа, извлеченного из атмосферы.

Учёные говорят, что требуются дополнительные исследования для оценки преимуществ новой методики и возможности её расширения для масштабного производства биотоплива. Один из основных вопросов, на которой они ещё не ответили, это какой объём энергии потребляет процесс производства олефинов. Если стоимость этой энергии будет слишком высокой, то технология требует оптимизации перед практическим применением.

По мнению авторов исследования, также требуется увеличение производительности процесса. В настоящий момент им удалось получить 8 молекул олефина из 100 молекул глюкозы. Желательно улучшать это соотношение и добиться того, чтобы кишечная палочка производила больше 3-гидроксижирных кислот на каждый грамм потребляемой глюкозы.

Проведенное исследование финансировалось национальным научным фондом США, докторской программой Камиллы и Генри Дрейфуса по химии окружающей среды и исследовательским фондом Государственного университета Нью-Йорка.