211service.com
Bakterier gör diesel från biomassa
Konstruerade bakterier har kopplats om med det genetiska maskineri som krävs för att omvandla cellulosa till en rad kemikalier, inklusive dieselbränsle. Bakterien, utvecklad av företaget South San Francisco LS9 i samarbete med forskare vid University of California, Berkeley, tillverka de nödvändiga enzymerna för varje steg längs syntesvägen och kan omvandla biomassa till bränsle utan behov av ytterligare bearbetning. LS9 har demonstrerat bakterierna i reaktorer i pilotskala och planerar att skala processen till kommersiell nivå senare i år.
Bakteriekraft: E. coli-bakterierna i denna mikroskopiska bild utsöndrar droppar av dieselbränsle. Bakterierna är de små mörka stavarna som är samlade i de övre hörnen och längst ner på bilden.
Jay Keasling , professor i kemiteknik och bioteknik vid UC Berkeley och en av LS9:s grundare, och forskare vid LS9 rapportteknik E coli bakterier för att syntetisera och utsöndra enzymet hemicellulas, som bryter ner cellulosa till sockerarter. Bakterierna kan sedan omvandla dessa sockerarter till en mängd olika kemikalier - bland dem dieselbränsle. Slutprodukterna utsöndras av bakterierna och flyter sedan till toppen av jäsningskärlet innan de sugs av.
Med dessa metoder är det möjligt att skapa en rad bränslen från biomassa, men LS9 fokuserar för närvarande på diesel snarare än bränslen som liknar bensin, säger Stephen del Cardayre , företagets vice vd för forskning och utveckling. Dieselspecifikationerna är lättare att uppfylla och marknaden för diesel växer med 2 till 4 procent per år, medan den för bensin är platt. I maj förra året samarbetade LS9 med Procter & Gamble för att utveckla bränslen såväl som råvarukemikalier.
LS9:s ansträngning är en del av en ökande push från bioingenjörer för att få ner kostnaderna för biobränslen genom att utveckla mikrober som kan förvandla biomassa, såsom switchgrass och jordbruksavfall, till bränslen utan ytterligare bearbetning som skulle kräva dyra katalysatorer och höga temperaturer. Mikrober kan vanligtvis bara slutföra en del av omvandlingen, vilket kräver efterbearbetning för att omvandla de kemiska prekursorer som mikroberna gör. Den nykonstruerade E coli är ett unikt fordon som kan åstadkomma allt detta på en gång, vilket ger en mycket effektiv process för att tillverka produkter som redan finns på marknaden, säger David Berry , en partner på Flagship Ventures, som var med och grundade LS9.
LS9s process bygger på E coli bakteriers metaboliska maskineri för att omvandla socker till fettsyror, som de sedan använder för att göra andra molekyler. Fördelen med att arbeta med E coli är att organismen, en arbetshäst inom molekylärbiologin, är välkänd och lätt att odla, säger Keasling. Och bakteriens fettsyraväg är effektivare för att omvandla råvaror till bränsle än metaboliska vägar som används av andra syntetiska biologiföretag.
Fettsyror är en stor klass av molekyler som kan utgöra grunden för många råvarukemikalier och bränslen som konventionellt härrör från petroleum. Dessa metaboliska vägar är komplexa nätverk och att dra nytta av dem krävde att flera av bakteriens befintliga gener förändrades samt att nya lades till. Efter år av ingenjörskonst, säger Keasling, kan vi få den molekyl vi specifikt vill ha.
Del Cardayre säger att LS9 har testat dieselproduktionsprocessen vid sin 1 000-liters pilotskalafabrik i södra San Francisco med sockerrör som råvara. Företaget kommer att skala processen till en kommersiell nivå vid en 75 000-liters anläggning i år.
LS9 är inte det enda företaget som förvandlar sockerrör till diesel: förra året, ett annat syntetiskt biologiföretag grundat av Keasling, Amyris Biotechnologies i Emeryville, CA, öppnade en demonstrationsanläggning i Campinis, Brasilien. Amyris process är baserad på jäst konstruerad för att omvandla socker till kolvätebränsleprekursorer. Del Cardayre säger att LS9 kan öppna en fabrik i Brasilien också, men eftersom de nya bakterierna kan omvandla cellulosa, inte bara socker, är företaget inte bundet till sockerrör eller någon annan råvara.
Jim Collins , professor i biomedicinsk teknik vid Boston University, säger att frågan nu är om LS9:s process kommer att vara kostnadseffektiv i stor skala. När du går från 10 liter till tusentals liter förändras biologin och analyser som fungerade bra i labbet fungerar inte längre, konstaterar Collins, eftersom mikrobernas miljö förändras. Den intressanta frågan de närmaste åren är vilket företag som kan få sin avkastning tillräckligt hög, och få sina processer upp i skala för att hålla kostnaderna nere, säger Collins.