Ученые превращают хлеб в топливо. Это может произвести революцию в производстве

Вот что вы узнаете, прочитав эту историю:

• Процесс гидрирования обычно требует использования ископаемого топлива для получения газообразного водорода, но группа исследователей нашла экологически устойчивый способ обойти это ограничение.

• Скармливая бактериям E.coli панировочные сухари и добавляя биосовместимый катализатор, исследователи смогли получить водород в количестве, превосходящем показатели традиционного гидрирования.

• Этот новый метод гидрогенизации может найти множество применений, в том числе в синтезе полимеров и стабилизации растительных масел.

Превращая смятые пластиковые бутылки в ванильный ароматизатор или кофейную гущу в биотопливо, ученые придумали множество изобретательных способов превращения мусора в золото. Все больше альтернативных решений нашей вредной для окружающей среды зависимости от ископаемого топлива разрабатывается из материалов, которые в противном случае оказались бы на свалках. И теперь в этот список входит водородное топливо, изготовленное из тех хлебных крошек, которыми вы не скармливали своих местных голубей.

Гидрогенизация — это процесс, используемый в производстве всего, от пластмасс и продуктов питания до фармацевтических препаратов и косметики, и он может применяться в самых разных областях, от синтеза полимеров до превращения нестабильных жидких растительных масел в стабильные жиры (поэтому в списках ингредиентов часто встречается фраза «частично гидрогенизированное растительное масло»). Однако проблема заключается в том, что для гидрогенизации используются ископаемые виды топлива и источники энергии, которые оставляют огромный углеродный след. Эти проблемы побудили биолога Стивена Уоллеса и его команду исследователей из лаборатории Уоллеса в Эдинбургском университете разработать метод гидрогенизации, основанный на использовании бактерий и хлебных крошек. Оказалось, что если скормить крошки кишечной палочке ( E.coli) , бактерии начнут вырабатывать водород.

«Гибридные химико-микробные системы, использующие отходы в качестве сырья, могут превосходить электролитическое гидрирование и достигать углеродно-отрицательных результатов», — сказал Уоллес в исследовании, недавно опубликованном в журнале Nature Chemistry . «Эта работа демонстрирует, как микробные метаболиты могут генерироваться, перехватываться и метаболически мультиплексироваться для поддержки биосовместимого катализа с использованием переходных металлов и устойчивого химического синтеза в живых клетках ».

Анаэробные микроорганизмы, такие как кишечная палочка (E. coli), часто производят водород в отсутствие кислорода, если им предоставляются органические вещества для питания (вместе с катализатором) — процесс, который позволяет микроорганизмам поддерживать собственное дыхание, регенерацию и метаболические процессы. Виды Escherichia , такие как E. coli, имеют гены, специально адаптированные для этого. К сожалению, несмотря на некоторые существенные преимущества, включая возможность гидрирования многих материалов путем предоставления микроорганизмам биосовместимых катализаторов , интерес к гидрированию с использованием живых клеток невелик. В предыдущем исследовании также были описаны эксперименты с генетически модифицированной кишечной палочкой (E. coli), но использованный штамм был метаболически нестабилен и с ним было трудно работать, в результате чего бактериям требовалось особенно много времени для производства водорода.

Уоллес хотел использовать немодифицированные штаммы E.coli, чтобы посмотреть, какой будет их выход продукции, и выбрал штаммы, которые от природы были ориентированы на более высокое производство водорода и биогидрогенизацию. Бактерии содержались в инкубаторе, который изначально представлял собой аэробную среду, в которую исследователи добавили небольшое количество глюкозы . Панировочные сухари и катализатор были добавлены, когда бактерии находились в середине фазы роста, а перед повторной инкубацией были введены анаэробные условия. Эти штаммы в итоге превзошли штамм, использованный в другом эксперименте. После метаболизма глюкозы в панировочных сухарях бактерии были генетически модифицированы для производства определенных метаболитов, что привело к еще большему производству газообразного водорода.

Биогидрогенизация потенциально может в будущем стать жизнеспособной и устойчивой заменой традиционным реакциям гидрогенизации, особенно учитывая, что выбросы парниковых газов при биогидрогенизации были значительно ниже, чем при процессах гидрогенизации с использованием ископаемого топлива. Биосинтез катализаторов и использование отходов хлеба привели к еще большему сокращению выбросов. Фактически, использование хлеба, который и так предназначался для утилизации, вместо производства чего-либо еще для питания бактерий, настолько резко сократило выбросы углерода, что исследователи предсказали, что это окажет исключительно положительное влияние на замедление (и, возможно, обращение вспять) последствий глобального потепления.

«Анализ жизненного цикла подтвердил [более экологичное производство энергии] для этого гибридного химико-микробного процесса, при этом можно достичь углеродно-отрицательных результатов, используя отходы в качестве исходного сырья», — сказал Уоллес. «Эти результаты подчеркивают потенциал биосовместимой химии для обеспечения [метаболического] и устойчивого синтеза новых для природы соединений в живых клетках».

Источник: https://www.yahoo.com/news/articles/scientists-turning-bread-fuel-could-180000334.html