توليد بنزين از علف هاي هرز

[محمــد 4415]

تبيان : يك قارچ مخمر جديد باقيمانده گياهان را به اتانول تبديل مي‌كند و بدين ترتيب روند جستجوي سوخت‌هاي زيستي نسل دوم را پيش مي‌برد.

بشر دلايل خوبي براي درك دقيق عملكرد اين مخمر دارد. اين به اصطلاح مخمر نان كه نام علمي آنها ساكارومايسس سرويسيا است، هنگام پخت نان خدمات ارزشمندي انجام مي‌دهد. علاوه بر غذا، اين قارچ منحصر به فرد در آينده نزديك جهت برآورده ساختن يك نياز اساسي سوم و مدرن مورد استفاده قرار خواهد گرفت: «راندن خودرو». الكل اتانول كه توسط اين قارچ توليد مي‌شود، يك جايگزين دوستدار محيط زيست براي بنزين است. گروهي از محققان آمريكايي اين تك سلولي را به ميكروارگانيسمي مجهز كرده‌اند كه به طور بسيار كارايي اين سوخت را از كاه و ديگر بازمانده هاي گياهي توليد مي‌كند.

بدين ترتيب گام بزرگي در جهت پيشرفت روند جستجوي سوخت‌هاي زيستي نسل دوم برداشته مي‌شود. اين امر مي‌تواند منتقداني را كه در حال حاضر با سوخت زيستي موجود كنوني مخالف هستند، آرام كند. زيرا سوخت كنوني كه اغلب از ذرت، گندم يا ديگر غلات خوراكي توليد مي‌شود، باعث افزايش قيمت مواد غذايي مي‌شود. به علاوه انرژي حاصل از گياهان به هيچ وجه بي تأثير بر آب و هوا نيست. از اول ژانويه سال 2011 قانوني كه طبق آن بايد سوخت زيستي در مقايسه با سوخت معمولي محيط زيست، حداقل 35 درصد توليد گاز گلخانه اي را كاهش دهد، اعتبار مي يابد. براي اين كار بايستي كل زنجيره از زمين قابل كشت گرفته تا لوله اگزوز خودروها ارزيابي شود. روي آوردن به بازمانده‌هاي گياهي يا سبزيجات خالص كه روي زمين هاي با وسعت كم رشد مي‌كنند، مي تواند هم مسئله انتخاب دشوار بين سوخت حاصل از مواد خام يا مواد غذايي را حل كند و هم دوستدار محيط زيست باشد. اما براي تحقق اين امر، ميكروبيولوژيست ها بايد مجموعه اي از مشكلات بغرنج را حل كنند.

اتانول بايستي از دو نوع قند توليد شود كه براي انسان غيرقابل هضم هستند. يكي از آنها سلولز است كه به گياهان استحكام مي بخشد. سلولز يك مولكول زنجيره اي است كه از صد ها تركيب قندي ساده تشكيل شده است. وقتي با افزودن آنزيم ها به اجزاء تشكيل دهنده خود يعني گلوكز تجزيه مي شود، مخمر ها قادرند آن را به خوبي هضم كنند. اما بعد حدود يك سوم كل قند ماده گياهي بدون استفاده باقي مي ماند. اما مخمر ها قادر نيستند اين كار را انجام دهند، زيرا مولكول هاي غير قابل هضم به جاي شش مولكول كربن موجود در گلوكز داراي 5 مولكول كربن هستند. اولين كارخانه در سرتاسر جهان در كالوندبورگ دانمارك كه اتانول را از كاه توليد مي كند، روي اين بخش از فناوري كار مي كند؛ در آنجا قند 5 كربنه بلا استفاده به غذاي دامي تبديل مي‌شود.

زيست شناسان و مديران كارخانجات اين را يك اسراف مي دانند. به گفته آندره كولترمان از شركت چند مليتي شيمي جنوب:«اگر قند 5 كربنه را تجزيه كنيم، حدود نيم برابر اتانول بيشتري به دست مي آوريم.» شركت وي در حال حاضر يك تأسيسات نمايشي را در اشتراوبينگ بازسازي مي كند، ميكروارگانيسم هاي اصلاح يافته در آنجا بايستي هر دو نوع قند را هضم كنند. استاندارد تحقيقات تجهيز ژن هاي قارچ مخمر به ديگر ميكروارگانيسم ها است كه قادرند قند 5 كربنه گزيلوز را تجزيه كنند. اما اغلب براي تحقق اين امر يك مشكل وجود دارد: مخمر ها ابتدا گلوكز و سپس گزيلوز را تجزيه مي كنند و به همين دليل روند كارشان بسيار كند است.

براي دور زدن اين مشكل، محققان مطالعه جديد دوباره به گلوكز روي آوردند:

اين گروه به سرپرستي سوك جين ها از دانشگاه ايلي نويز در اوربانا يك پروتئين انتقالي بيگانه را در قارچ مخمر جاي داد. اين پروتئين نوعي گلوكز دوگانه را كه هنگام تجزيه زنجيره هاي سلولزي در مرحله ماقبل آخر توليد مي شود، از غشاي سلولي عبور مي دهد. تازه آن وقت، آنزيمي نيز كه بعداً افزوده شده است، گلوگز مورد نياز را توليد مي كند. اين ظاهراً عبور از ميان يك گره پيچ خورده بود. قارچ تغيير يافته حالا داراي دو شاخه جدا براي برداشت و تجزيه هر دو نوع قند به طور همزمان است؛ بدين ترتيب اين قارچ تا حدود 25 درصد اتانول بيشتري توليد مي كند.