211service.com
Att göra bensin av bakterier
Framtidens biobränsle kan mycket väl vara bensin. Det är förhoppningen från en bioteknisk startup som i måndags beskrev för första gången hur den lockar bakterier att producera kolväten som kan bearbetas till bränslen som de som tillverkas av petroleum.
Bättre biobränsle: Stephen del Cardayre, en biokemist och LS9:s vicepresident för forskning och utveckling.
LS9 , ett företag baserat i San Carlos, CA, och grundat av genetiker George kyrka , från Harvard Medical School och växtbiolog Chris Somerville , vid Stanford University, hade tidigare sagt att man arbetade med vad man kallar förnybar petroleum. Men vid a Sällskapet för industriell mikrobiologi konferensen i måndags började företaget prata mer öppet om vad det har åstadkommit: det har genmanipulerat olika bakterier, bl.a. E coli , för att specialtillverka kolvätekedjor.
För att göra detta använder företaget verktyg från området syntetisk biologi för att modifiera de genetiska vägar som bakterier, växter och djur använder för att tillverka fettsyror, ett av de viktigaste sätten som organismer lagrar energi. Fettsyror är kedjor av kol- och väteatomer hoptränade i ett speciellt arrangemang, med en karboxylsyragrupp gjord av kol, väte och syre fäst i ena änden. Ta bort syran, och du har ett kolväte som kan göras till bränsle.
Jag är väldigt imponerad av vad de gör, säger James Collins , meddirektör för Centrum för avancerad bioteknik vid Boston University. Han kallar företagets användning av syntetisk biologi och systembiologi för att konstruera kolväteproducerande bakterier för banbrytande.
I vissa fall använde LS9s forskare standardrekombinanta DNA-tekniker för att infoga gener i mikroberna. I andra fall gjorde de om kända gener med en dator och syntetiserade dem. De resulterande modifierade bakterierna gör och utsöndrar kolvätemolekyler som är den längd och den molekylära strukturen företaget önskar.
Stephen del Cardayre, en biokemist och LS9:s vice vd för forskning och utveckling, säger att företaget kan tillverka hundratals olika kolvätemolekyler. Processen kan ge råolja utan det förorenande svavel som mycket petroleum ur marken innehåller. Råoljan skulle i sin tur gå till ett standardraffinaderi för att bearbetas till bilbränsle, flygbränsle, diesel eller någon annan petroleumprodukt som någon ville göra.
Nästa år kommer LS9 att bygga en pilotanläggning i Kalifornien för att testa och perfekta processen, och företaget hoppas kunna sälja förbättrad biodiesel och tillhandahålla syntetisk bioråolja till raffinaderier för vidare bearbetning inom tre till fem år. (Se Bygga bättre biobränslen.)
Men LS9 är inte det enda företaget i det här spelet. Amyris Biotechnologies , i Emeryville, CA, använder också gener från växter och djur för att få mikrober att producera designerbränslen. Neil Renninger, senior vice president för utveckling och en av företagets medgrundare, säger att Amyris också har skapat bakterier som kan leverera förnybara kolvätebaserade bränslen. Den största skillnaden mellan företagen, säger Renninger, är att medan LS9 arbetar på en bioråolja som skulle bearbetas i ett raffinaderi, arbetar Amyris med att direkt producera bränslen som skulle behöva lite eller ingen ytterligare bearbetning.
Amyris arbetar också med en pilotproduktionsanläggning som man räknar med att färdigställa i slutet av nästa år, och man hoppas också ha kommersiella produkter tillgängliga inom tre eller fyra år. (Se A Better Biofuel .) Båda företagen säger att de vill vidareutveckla sina bakterier för att bli mer effektiva, och de arbetar för att optimera den övergripande produktionsprocessen. Potentialen för biobränslen är enorm, och jag tror att deras [LS9] är en möjlig lösning, säger Renninger.
Det behövs faktiskt många tekniska tillvägagångssätt, säger man Craig Venter , medgrundare och VD för Syntetisk genomik , i Rockland, MD, som också tillämpar bioteknik för bränsleproduktion. Vi behöver hundra, tusen lösningar, inte bara en, säger han. Jag känner minst ett dussin grupper och labb som försöker göra biobränslen från bakterier med socker.
Venters företag arbetar också med att konstruera mikrober för att producera bränsle. Företaget fick nyligen en stor investering från oljejätten BP för att studera mikroberna som lever på underjordiska oljeförråd; Tanken är att se om mikroberna kan konstrueras för att ge renare bränsle. Ett annat projekt syftar till att mixtra med genomet hos palmer – den mest produktiva källan till olja för biodiesel – för att göra dem till en mindre miljöskadlig gröda.
LS9s nuvarande arbete använder socker som härrör från majskärnor som matkälla för bakterierna - samma källa som används av etanolproducerande jäst. För att producera större volymer bränsle och för att inte ha energi som konkurrerar med livsmedel, kommer båda metoderna att behöva använda cellulosabaserad biomassa, såsom switchgrass, som råvara. Del Cardayre uppskattar att cellulosabaserad biomassa kan producera cirka 2 000 liter förnybar petroleum per hektar.
Att producera kolvätebränslen är effektivare än att producera etanol, tillägger del Cardayre, eftersom det förstnämnda packar cirka 30 procent mer energi per gallon. Och det tar mindre energi att producera också. Etanolen som produceras av jäst måste destilleras för att avlägsna vattnet, så etanolproduktion kräver 65 procent mer energi än kolväteproduktion gör.
Det amerikanska energidepartementet har satt upp ett mål att ersätta 30 procent av den nuvarande petroleumanvändningen med bränslen från förnybara biologiska källor till 2030, och del Cardayre säger att han känner att det är lätt att uppnå.