Yeni bir çalışmada, genetiğiyle oynanmış E. coli, glikozu yiyip ardından onu benzinde bulunan moleküllere dönüştürmeye yardımcı oluyor.
Şekeri benzinde bulunan hidrokarbonlara dönüştürmek kulağa modern simya gibi geliyor ve bilim insanları yaptığı tam da bu oldu.
Yakında Nature Chemistry’de yayınlanacak bir çalışmada, araştırmacılar, glikozu (bir şeker türü) olefinlere (bir tür hidrokarbon ve benzini oluşturan çeşitli molekül türlerinden birine) dönüştürmek için biyoloji ve kimyanın harikalarından yararlandıklarını bildirdiler.
Proje, Buffalo Üniversitesi’nden biyokimyacılar Zhen Q. Wang ve Berkeley’deki California Üniversitesi’nden Michelle C. Y. Chang tarafından yönetildi.
Wang, şu anda üretildiği gibi benzindeki moleküllerin küçük bir yüzdesini olefinlerin oluşturduğunu, ancak ekibin geliştirdiği sürecin, gelecekte benzinin diğer bileşenlerinden bazıları da dahil olmak üzere diğer hidrokarbon türlerini de üretecek şekilde ayarlanabileceğini söylüyor. Ayrıca olefinlerin, endüstriyel yağlayıcılarda ve plastik yapımında öncül olarak kullanıldıkları için yakıt dışı uygulamaları olduğunu da belirtiyor.
Şeker yiyen mikroplar ve bir katalizör kullanılan iki aşamalı bir süreç
Araştırmayı tamamlamak için araştırmacılar, insan sağlığı için tehlike oluşturmayan E. coli yığınlarına şeker vererek başladılar.
Deneylerdeki E. coli, glikozu 3-hidroksi yağ asitleri adı verilen bileşiklere dönüştüren dört enzimden oluşan bir takım üretmek için genetik olarak tasarlandı. Bakteriler glikozu tükettikçe yağ asitlerini de yapmaya başladılar.
Ekip, dönüşümü tamamlamak için niyobyum pentoksit (Nb2O5) adı verilen bir katalizör kullanarak yağ asitlerinin istenmeyen kısımlarını kimyasal bir işlemde parçalayarak nihai ürünü, yani olefinleri oluşturdu.
UB College of Arts and Sciences’da biyolojik bilimler yardımcı doçenti olan Wang, “Biyolojinin en iyi yapabildiği şeyi, kimyanın en iyi yapabileceği şeyle birleştirdik ve bu iki aşamalı süreci oluşturmak için bir araya getirdik” diyor. “Bu yöntemi kullanarak, direkt glikozdan olefinler yapabildik.”
Glikoz havadan karbondioksiti temizleyen fotosentezle oluşur
Wang, “Glikoz gibi yenilenebilir kaynaklardan biyoyakıt yapmak, yeşil enerji teknolojisini ilerletmek için büyük bir potansiyele sahip.” diyor.
“Glikoz, bitkiler tarafından karbondioksit (CO2) ve suyu oksijen ve şekere dönüştüren fotosentez yoluyla üretilir. Dolayısıyla glikozdaki karbon – ve daha sonra olefinler – aslında atmosferden çekilen karbondioksitten gelir.” diye açıklıyor Wang.
Bununla birlikte, yeni yöntemin faydalarını anlamak ve biyoyakıt yapmak için veya başka amaçlar için verimli bir şekilde ölçeklendirilip büyütülmeyeceğini anlamak için daha fazla araştırmaya ihtiyaç var. Cevaplanması gereken ilk sorulardan biri, olefin üretme sürecinin ne kadar enerji tükettiğidir; enerji maliyeti çok yüksekse, teknolojinin endüstriyel ölçekte pratik olması için optimize edilmesi gerekecektir.
Bilim insanları ayrıca verimi artırmakla da ilgileniyorlar. Wang, şu anda yaklaşık 8 olefin molekülü üretmek için 100 glikoz molekülü gerektiğini söylüyor. E. coli’yi daha fazla 3-hidroksi yağ asidi üretmeye odaklayarak bu oranı iyileştirmek istiyor.
Kaynak: 1. Zhen Q. Wang, Heng Song, Edward J. Koleski, Noritaka Hara, Dae Sung Park, Gaurav Kumar, Yejin Min, Paul J. Dauenhauer, Michelle C. Y. Chang. Glikozdan olefin üretimi için ikili hücresel-heterojen katalizör stratejisi. Doğa Kimyası, 2021; DOI: 10.1038/s41557-021-00820-0
