211service.com
Gummi från Microbes
I samarbete med Goodyear har bioteknikföretaget Genencor utvecklat bakterier som gör isopren – kemikalien som används för att tillverka däckgummi – från socker som härrör från biomassa. Men att öka mikrobiell produktion av isopren till en sådan skala att den kan konkurrera med petroleumframställt gummi har visat sig vara en stor utmaning.
Förnyelsebart gummi: Detta prototypdäck tillverkades med bioisopren, en kemikalie som produceras av genetiskt modifierade bakterier.
Igår kl American Chemical Society möte i San Francisco, forskare från en Palo Alto, CA-baserad forskningsavdelning av Genencor beskrev ytterligare modifieringar av mikrobernas metaboliska vägar som förbättrar utbytet av bioisopren. Bolaget kommer att besluta om planer för att bygga en bioisoprenpilotanläggning nästa år.
Mikrober inklusive E coli gör naturligt små mängder isopren som en del av deras ämnesomsättning, men inte tillnärmelsevis tillräckligt för att användas i industriell skala. För att förbättra avkastningen gjorde bioingenjörer vid Genencor, som började arbeta med bakteriesystem för att producera isopren 2007, initialt ändringar i två metabola vägar som konvergerar för att skapa en isoprenprekursor. Men avkastningen var fortfarande låg eftersom bakteriernas befintliga genetiska maskineri tar en slingrande väg för att skapa isopren från denna prekursor. I de senaste resultaten lade företaget till E coli en växtgen som kodar för isoprensyntas, ett enzym som omvandlar prekursorn direkt till isopren.
Isopren, som är en gas vid rumstemperatur, bubblar ut ur cellerna utan att skada dem, sedan ut ur jäsningsbuljongen. Genencor senior chef för affärsutveckling Rich Laduca säger att utan förfining kan detta system producera 99 procent ren isoprengas. Renhet är avgörande eftersom spår av föroreningar kan smutsa ner katalysatorerna som används för att polymerisera isopren för att göra syntetiskt gummi. Goodyear har använt Genencors bioisopren för att tillverka syntetiskt gummi, som det sedan använde för att tillverka flera prototyper av däck.
Vi letar efter förnybara resurser för att minska vårt beroende av utländsk olja, säger Jesse Roeck, chef för global materialvetenskap på Goodyear. Roeck säger att isoprenarbetet fortfarande är ett forskningsprojekt, men att kemikalien kan finnas i däck på marknaden om tre till fem år. I vikt utgör isopren ungefär en fjärdedel av det material som används för att tillverka ett däck. Roeck säger att företaget är på jakt efter förnybara källor för de andra materialen också.
När Genencor går mot att skala upp processen vid en pilotanläggning, säger Laduca att de fortfarande arbetar med att förbättra avkastningen ytterligare. Vi har bestämt kristallstrukturen för enzymet [växt] och håller på att modifiera det, säger Laduca. Genencor utvecklade det grundläggande bioisoprensystemet i det välkarakteriserade E coli men kommer nu att experimentera med att transplantera de metaboliska vägar som den utvecklats till andra bakterier som växer snabbare.
Den amerikanska marknaden för ren isopren är idag två miljarder pund per år; 60 procent av det används i däck och resten används i lim och specialkemikalier. Genencor hoppas också kunna använda kemikalien som byggsten för biobränslen. Att para ihop två isoprenmolekyler skapar ett bränsle som kan blandas med bensin; grupp tre gör en kemikalie med egenskaper som lämpar sig för blandning med diesel. Isopren kan också användas som byggsten för att tillverka flygbränsle.