Kun otetaan huomioon uuden infrastruktuurin rakentamisen ja tuntemattomiin energialähteisiin sopeutumisen kustannukset, emme todennäköisesti lopeta fossiilisten polttoaineiden käyttöä milloin tahansa pian. Mikä on seuraavaksi paras ratkaisu? Tee nykyisistä polttoaineista vihreämpiä ja uusiutuvia.
Se on ajatus uuden tutkimuksen lähtökohdasta Lontoon Imperial College: n ja Turun yliopiston tutkijoilta, jotka pyrkivät houkuttelemaan fotosynteettisiä bakteereja lopulta auringonvalosta propaanikaasuksi. Teknologialla on vielä pitkä tie kuljettavanaan, ennen kuin se on kaupallisesti kannattavaa. Mutta ensimmäisenä askeleena joukkue on onnistunut huijaamaan ruuansulatusjärjestelmässämme esiintyvät bakteerit E. colin muodostamaan pieniä määriä moottorivalmis propaania.
Perinteisesti propaania tuotetaan maakaasun ja öljytuotannon sivutuotteena. Se poistetaan maakaasusta, jotta paineistettujen putkistojen kuljetus olisi turvallisempaa, ja öljynjalostamot tuottavat sitä, kun ne hajottavat öljyn joko bensiiniksi tai lämmitysöljyksi.
Kolmivaiheisessa prosessissa tutkijat käyttivät entsyymejä ensin vapauttaakseen E. colissa rasvahappoja, joita yleensä käytetään solukalvojen luomiseen. Yksi näistä, voihappo, muutettiin sitten toisella entsyymillä butyraldehydiksi - butaanijohdannaiseksi. Lopuksi joukkue muutti butyraldehydin propaaniksi. Ryhmä totesi, että muuntavan entsyymin stimulointi elektronilla parantaa prosessia.
Hiljattain Nature Communications -lehdessä kuvattu projekti on alkuvaiheessa. Mutta Patrik R. Jones, yksi paperin kirjoittajista, sanoo, että menetelmä on yksinkertaisempi kuin vastaavat yritykset luoda polttoainetta elävien organismien kanssa. Hiivalla tai bakteereilla on merkitystä etanolin tuottamisessa sokerista tai maissiista, ja muokatut fotosynteettiset bakteerit luovat dieselin myös kasveista. Etanolia lisätään nyt yleisesti bensiiniin Yhdysvalloissa enimmäkseen valtiontukien ja kannustimien ansiosta. Mutta bakteereista peräisin olevaa biodieseliä ei ole vielä nähty laajalle levinneeseen tarkoitukseen, mikä johtuu pääasiassa kustannuksista ja tehokkuudesta jatkuvista ongelmista.
"[Fotosynteettisen] biodieselin tapauksessa prosessissa on monia vaiheita, ja jokaisella näistä vaiheista on rangaistus tehokkuuden suhteen", Jones sanoo. "Jos voisimme vähentää vaiheiden määrää, ainakin teoreettisesti, meillä voisi silloin olla tehokkaampi prosessi."
Keskittyminen propaaniin verrattuna muihin polttoaineisiin yksinkertaistaa myös prosessia, koska propaani erottuu organismien soluista helposti kompaktin kemiallisen rakenteensa vuoksi. Etanoli, joka voidaan luoda maissista, sokerista ja muista viljelykasveista, on erotettava fysikaalisesti vedestä energiaintensiivisessä prosessissa. Nykyiset menetelmät dieselpolttoaineen keräämiseksi levästä sisältävät niiden solujen murtamisen ja polttoainetta tuottavien organismien tappamisen. Propaanilla polttoaine voidaan erottaa tuhoamatta E. colia .
Propaania on helppo kerätä kaasuna ja silti helpommin varastoida turvallisesti kuin vetyä, joka on erittäin vaarallinen kaasuna, etenkin kun se sekoitetaan ilmaan. Se valittiin myös, Jones sanoo, koska se on helppo nesteyttää kuljetusta varten ja se on yhteensopiva nykyisen infrastruktuurin kanssa. Propaani liittyy enimmäkseen ulkotiliin, Yhdysvalloissa, mutta sitä käytetään myös trukkien ja veneiden moottorien käyttämiseen. Autot voidaan jopa muuntaa ajamaan propaanilla; prosessi on melko yleinen Yhdistyneessä kuningaskunnassa, jossa kaasun hinnat ovat paljon korkeammat kuin Yhdysvalloissa.
Joukkue käyttää E. colia tässä vaiheessa, koska sen kanssa on helppo työskennellä, Jones sanoo. Mutta lopulta tutkijat toivovat siirtävän prosessin E. colista fotosynteettisiin bakteereihin, jotta auringonvalo tuottaa energiaa solujen syöttämiselle sen sijaan, että E. coli tarvitsee ravintoaineita . Tämä vähentää jälleen prosessin vaiheiden määrää, mutta jäljellä on vielä paljon työtä, ennen kuin tutkijat pääsevät tähän kohtaan.
"Vain teoreettisesti täydellisillä tai lähes teoreettisesti täydellisillä järjestelmillä on koskaan mahdollisuus markkinoida", Jones sanoo. ”Siksi on tärkeää yrittää tavoittaa [prosessi], joka toimii mahdollisimman hyvin.” Jones arvioi tällä hetkellä, että heidän on tuotettava prosessistaan 1000 - 5000 kertaa enemmän polttoainetta, ennen kuin teollisuus osoittaa kiinnostusta. Ja siitä hetkestä lähtien teknisen suunnittelun ja parantamisen olisi tapahduttava, ennen kuin se voisi olla kaupallisesti kannattava vaihtoehtona olemassa oleville fossiilisille polttoaineille.
"Jotkut asiat liittyvät käyttämämme entsyymeihin", Jones sanoo. "Joten joudutaan etsimään vaihtoehtoisia entsyymejä tai parantamaan meillä olevia entsyymejä, ja nämä ovat itsessään suuria projekteja."
On selvää, että emme aja autoa tai grillata hampurilaisia käyttämällä bakteereiden ja auringon tuottamaa propaania milloin tahansa pian. Mutta Lontoon Imperial College -artikkelissa Jones sanoi toivovansa prosessista kaupallisesti kannattavaa seuraavien 5-10 vuoden aikana.
Vaikka tämä arvio on runsas, aurinkoenergialla toimiva propaanituotanto saattaa olla valmis ajoissa, jotta voidaan nopeuttaa siirtymistä likaisista polttoaineista ympäristöystävällisempiin vaihtoehtoihin.
