Arvestades uue infrastruktuuri ehitamise ja harjumatute energiaallikatega kohanemise kulusid, ei lõpeta me tõenäoliselt fossiilkütuste kasutamist niipea. Milline on järgmine parim lahendus? Muuta olemasolevad kütused rohelisemaks ja taastuvenergiaks.
See on Londoni Imperial College'i ja Soome Turu ülikooli teadlaste uue töö idee, mille eesmärk on lõpuks fotosünteesi tekitavad bakterid koaxida, et muuta päikesevalgus propaangaasiks. Sellel tehnoloogial on veel pikk tee minna, enne kui see on majanduslikult elujõuline. Kuid esimese sammuna on meeskond suutnud meie seedesüsteemis leiduvad bakterid E. coli petta väikestes kogustes mootoriga valmistatava propaani tekitamiseks.
Traditsiooniliselt luuakse propaan maagaasi ja nafta töötlemise kõrvalsaadusena. See eemaldatakse maagaasist, et muuta transport survestatud torujuhtmetel ohutumaks ja naftatöötlemistehased toodavad seda, kui nad jaotavad nafta bensiiniks või kütteõliks.
Kolmeetapilises protsessis kasutasid teadlased ensüüme E. coli kõigepealt rasvhapete vabastamiseks, mida tavaliselt kasutatakse rakumembraanide loomisel. Üks neist, võihape, muudeti seejärel teise ensüümiga butüüraldehüüdiks - butaani derivaadiks. Lõpuks muutis meeskond butüüraldehüüdi propaaniks. Konverteeriva ensüümi stimuleerimine elektronidega soodustab protsessi, leidis meeskond.
Hiljuti ajakirjas Nature Communications kirjeldatud, projekt on algusjärgus. Kuid Patrik R. Jonesi, ühe paberi autori sõnul on meetod lihtsam kui sarnased katsed elusorganismidega kütuse loomiseks. Pärm või bakter mängib rolli suhkru või maisi etanooli tootmisel ning insenerirajatud fotosünteesivad bakterid loovad diislikütuse ka põllukultuuridest. Etanooli lisatakse nüüd Ameerika Ühendriikides bensiinile tavaliselt tänu valitsuse toetustele ja stiimulitele. Kuid bakteritest toodetud biodiisel ei ole veel laialdast kasutamist leidnud, peamiselt kulude ja tõhususe jätkuvate probleemide tõttu.
"[Fotosünteetilise] biodiisli puhul on protsessis palju etappe ja igal neist etappidel on tõhususe mõttes karistus, " ütleb Jones. "Kui saaksime vähendada sammude arvu, siis vähemalt teoreetiliselt oleks meil tõhusam protsess."
Fookus propaanile erinevalt teistest kütustest lihtsustab ka protsessi, kuna propaan eraldub organismi rakkudest kompaktse keemilise struktuuri tõttu kergesti. Maisist, suhkrust ja muudest põllukultuuridest loodav etanool tuleb energiamahuka protsessi käigus veest füüsiliselt eraldada. Praegused meetodid vetikatest diislikütuse kogumiseks hõlmavad nende rakkude avamist ja kütust tootvate organismide tapmist. Propaaniga saab kütust eraldada E. coli hävitamata.
Propaan on gaasi kogumiseks lihtne ja samas hõlpsamini ohutu ladustamine kui vesinik, mis on gaasina väga ohtlik, eriti õhuga segades. See valiti ka, ütles Jones, kuna seda on transportimiseks lihtne vedeldada ja see ühildub olemasoleva infrastruktuuriga. Propaan on Ameerika Ühendriikides enamasti seotud väligrillidega, kuid seda kasutatakse ka tõstukite ja paadimootorite toiteks. Autosid saab isegi muuta propaaniks sõitmiseks; see protsess on üsna tavaline Ühendkuningriigis, kus gaasi hinnad on palju kõrgemad kui Ameerika Ühendriikides.
Meeskond kasutab selles etapis E. coli, kuna sellega on lihtne töötada, väidab Jones. Kuid lõpuks loodavad teadlased siirdada protsessi E. colist fotosünteesi tekitavatesse bakteritesse, nii et päikesevalgus annab rakkudele energiat, mitte aga toitainete dieeti, mida E. coli nõuab . See vähendab jälle protsessi etappide arvu, kuid enne kui teadlased selleni jõuavad, on veel palju tööd teha.
"Ainult teoreetiliselt täiuslikud või peaaegu teoreetiliselt täiuslikud süsteemid saavad kunagi turule tulla, " ütleb Jones. “Sellepärast on oluline proovida jõuda [protsessini], mis toimib nii hästi kui võimalik.” Praegu arvavad Jonesi hinnangul, et enne tööstuse huvi ilmutamist peavad nad tootma oma protsessist 1000–5000 korda rohkem kütust. Ja sellest hetkest alates tuleks teha rohkem tehnilisi lahendusi ja viimistleda, enne kui see oleks olemasolevate fossiilkütuste alternatiivina majanduslikult tasuv.
"Mõned probleemid on seotud meie kasutatavate ensüümidega, " ütleb Jones. "Nii et tuleb veidi otsida alternatiivseid ensüüme või olemasolevate ensüümide parendamist. Need on juba iseseisvad projektid."
On selge, et me ei sõida varsti autodega ega grilli burgereid, kasutades bakterite ja päikese toodetud propaani. Kuid Londoni Imperial College'i artiklis ütles Jones, et loodab, et protsess muutub järgmise 5-10 aasta jooksul majanduslikult elujõuliseks.
Isegi kui see hinnang on helde, võib päikeseenergial töötava propaanitootmine olla õigel ajal valmis, et kiirendada üleminekut määrdunud kütustelt keskkonnasõbralikumatele alternatiividele.
