Исследования в этой области — шаг к коммерческому производству источника топлива, которое может обеспечить альтернативу ископаемому топливу.
Пропан является привлекательным источником чистого топлива, так как он имеет глобальный рынок сбыта. Его получают в виде побочного продукта при переработке природного газа и переработке нефти, но оба способа опираются на невосполняемые ресурсы. Пропан в основном применяется в виде сжиженного газа, который используется во многих отраслях: от центрального отопления до газовых установок обычных автомобилей.
В новом исследовании команда ученых из Лондонского Имперского Колледжа и университета Турку в Финляндии использовала Эшерихия коли (кишечная палочка), чтобы прервать биологический процесс, который превращает жирные кислоты в клеточные мембраны. Исследователи использовали ферменты, чтобы направить жирные кислоты другим биологическим путем, так, чтобы бактерии произвели готовый к использованию возобновляемый пропан вместо клеточных мембран.
Их конечной целью является внедрение этого механизма в фотосинтезирующие бактерии, что в обозримом будущем может позволить напрямую преобразовать солнечную энергию в химическое топливо.
Результаты исследования опубликованы в журнале «Nature Communications». Доктор Патрик Джонс из Департамента естественных наук Лондонского Имперского колледжа сказал: «Хотя это исследование находится на очень ранней стадии, сам концептуальный подход обеспечивает создание способа производства возобновляемого топлива, которое ранее было доступно только из ископаемых запасов. Хотя нами было произведено небольшое количество топлива, оно было сразу готово к использованию в двигателе. Это открывает возможности для будущего устойчивого производства возобновляемых видов топлива, что сначала может дополнить, а затем заменить ископаемое топливо».
«Ископаемое топливо — конечный ресурс, и в то время, как наше население продолжает расти, мы оказываемся перед необходимостью придумывать новые способы удовлетворения увеличивающихся энергетических аппетитов. Это существенная проблема, потому необходимо создать возобновляемый процесс, который являлся бы недорогостоящим и экономически стабильным. К примеру, морские водоросли могут использоваться, чтобы сделать биодизель, но это коммерчески не жизнеспособно, так как сбор и обработка урожая требует большого количества энергии и денег. Таким образом, мы выбрали пропан, потому что он может быть отделен в процессе производства с минимальными затратами энергии, и это будет вполне совместимо с существующей инфраструктурой, что обеспечит простоту использования», — добавил доктор Джонс.
Используя E коли как организм хозяина, ученые прервали биологический процесс, который превращает жирные кислоты в клеточные мембраны. Останавливая этот процесс на ранней стадии, они смогли удалить масляную кислоту и противный запах — составные техпроцесса производства пропана.
Чтобы прервать процесс, исследователи выделили новый вариант фермента — тиоэстеразу, который специально предназначается для жирных кислот и высвобождает их из естественного процесса. Затем они использовали второй бактериальный фермент, называемый CAR, для преобразования масляной кислоты в бутиральдегид. И, наконец, они добавили недавно обнаруженный фермент, названный ADO, который создает углеводороды, формируя пропан.
Предыдущие попытки использовать фермент ADO потерпели неудачу, поскольку ученые не смогли использовать естественную силу фермента для создания чистых видов топлива. Но ученые из Имперского колледжа обнаружили, что, стимулируя электроны ADO можно существенно повысить каталитическую способность фермента, и, в конечном счете, производство пропана.
Объемы пропана, которые ученые получают в настоящее время, в тысячу раз меньше, чем необходимо для того чтобы превратить его в коммерческий продукт, поэтому в настоящее время ведется работа над очисткой недавно разработанного синтетического процесса. Доктор Джонс сказал: «На данный момент мы не имеем полного представления, как именно производятся молекулы топлива, поэтому сейчас мы пытаемся выяснить, каким образом этот процесс разворачивается. Я надеюсь, что в течение следующих 5-10 лет мы будем в состоянии достигнуть коммерчески жизнеспособных процессов, которые будут стабильно удовлетворять наши энергетические запросы».