روش زیست محیطی ارزان و سالم برای تولید سوخت‌ زیستی

بر اساس یافته‌های یک تیم علمی پژوهشی، نوعی باکتری طبیعی جداشده از بقایای کشت قارچ می‌تواند سلولز را مستقیما به بیوبوتانول که یک سوخت زیستی است، تبدیل کند. گروهی از مهندسان دانشگاه ملی سنگاپور (NUS) اخیرا کشف کردند که یک باکتری طبیعی با نام Thermoanaerobacterium thermosaccharolyticum TG57، جداشده از ضایعات تولیدشده پس از برداشت قارچ، می‌تواند به‌طور مستقیم سلولز را که یک ماده‌ی گیاهی است به بیوبوتانول تبدیل کند. این سویه نخستین بار در سال ۲۰۱۵ کشف شد و خصوصیات آن مورد بررسی قرار گرفت. تولید سوخت‌های زیستی با استفاده از مواد غیر خوراکی می‌تواند موجب پایداری و کاهش هزینه‌ها شود. در این مطالعه روش جدیدی از تبدیل مستقیم سلولز به بیوبوتانول با استفاده از سویه‌ی جدید TG57 نشان داده شده است. این پیشرفتی بزرگ در مهندسی متابولیک و نشان‌دهنده‌ی نقطه‌ی عطفی در تولید پایدار و مقرون‌به‌صرفه‌ی سوخت‌های تجدیدپذیر و مواد شیمیایی است.

چسبندگی سلول‌های باکتری TG57 به ذرات سلولز، استفاده‌ی کارآمد از سلولز را برای تولید بیوبوتانول تسهیل می‌کند. ژنوم منحصربه‌فرد سویه‌ی TG57، این باکتری را قادر می‌سازد آنزیم‌هایی تولید کند که سنتز بیوبوتانول را افزایش می‌دهد.

بیوبوتانول، یک سوخت زیستی جذاب

سوخت‌های زیستی معمول از محصولات خوراکی تولید می‌شوند. این روش هزینه‌ی بسیار بالایی دارد و در استفاده از منابع زمین، آب، انرژی و دیگر منابع محیطی با تولید غذا در رقابت است. انتظار می‌رود سوخت‌های زیستی حاصل از مواد سلولزی فرآوری‌نشده مانند توده‌های گیاهی و همچنین ضایعات زراعت و باغبانی بتوانند نیازهای رو به رشد انرژی را بدون افزایش انتشارات کربنی حاصل از احتراق سوخت‌های فسیلی مرتفع سازند. این مواد سلولزی فراوانی زیادی دارند و از لحاظ محیطی بی‌خطر و از نظر اقتصادی پایدار هستند.

با این حال تولید تجاری بیوبوتانول دارای مشکل مربوط به نبود میکروب‌های مناسب دارای توانایی تبدیل توده‌ی سلولزی به سوخت زیستی است. تکنیک کنونی هزینه‌بر و نیازمند انجام تیمارهای اولیه‌ی شیمیایی پیچیده‌ای است.

تولید سوخت‌های زیستی به روش سبز

تکنیک جدیدی که توسط تیم NUS ارائه شده است می‌تواند تکنیکی پربازده و پایدار در تولید سوخت زیستی در نظر گرفته شود.

کمپوست بقایای قارچ که عمدتا از کاه و خاک‌اره تشکیل شده، ضایعات کمپوستی تولیدشده طی کشت قارچ است. میکروارگانیسم‌ها در ضایعات برای بیش از دو سال رها می‌شوند تا سویه‌ی خاص TG57 به‌دست آید. فرآیند تخمیر ساده است و نیاز به تیمار اولیه‌ی پیچیده یا اصلاح ژنتیکی میکروارگانیسم ندارد. زمانی که سلولز افزوده می‌شود، باکتری به‌سادگی آن را هضم و بوتانول را به‌عنوان محصول اصلی تولید می‌کند. در برنامه‌های آینده، این گروه علمی بر آن است که بتواند عملکرد سویه‌ی TG57 را به حد بهینه برساند و با استفاده از ابزارهای ژنتیک مولکولی آن را به جهتی هدایت کند که نسبت تولید بیوبوتانول افزایش یابد.

یافته‌های این پژوهش در ژورنال Science Advances منتشر شده است.