«Мы создали двухступенчатый биохимический процесс, благодаря которому глюкозу можно напрямую превращать в непредельные углеводороды при помощи живых и неживых катализаторов. Производство биотоплива подобным образом приблизит человечество к созданию полноценной зеленой энергетики», – рассказала Ван Чжэнь, доцент Университета Буффало и один из авторов исследования.
За последние десятилетия ученые придумали несколько методов превращения растительной биомассы в топливо. Как правило, оно производится в несколько этапов с участием грибков и разных видов бактерий. Эти виды топлива можно использовать, однако их довольно дорого производить, да и по энергоемкости они уступают бензину.
Ван Чжэнь и ее коллеги предложили решить эту проблему при помощи бактерий, которые могут напрямую превращать растительное сырье и содержащиеся в нем сахара в смесь непредельных углеводородов, которые по составу и свойствам похожи на бензин, дизельное топливо и другие нефтепродукты.
Для этого ученые встроили в геном обычной кишечной палочки четыре гена с «инструкциями» по производству ферментов, которые постепенно превращают глюкозу и другие сахара в жирные кислоты. Эти белки специалисты подобрали таким образом, что они не мешали работе всех остальных клеточных систем, связанных с синтезом жиров, поэтому они не угрожали жизни микробов.
Все эти ферменты были позаимствованы из геномов других бактерий, в частности, болезнетворного микроба Treponema denticola, связанного с развитием пародонтита. Биохимики адаптировали эти белки для работы друг с другом, а затем проверили, сможет ли созданная ими кишечная палочка превращать сахар в аналог бензина и других нефтепродуктов.
Опыты показали, что для его производства нужен еще один компонент – катализатор на основе окиси ниобия. Он превращает жирные кислоты в непредельные углеводороды. В комбинации с микробами этот катализатор может превращать около 8% от изначальной массы глюкозы в биологический аналог нефти.
По мнению Ван Чжэнь и ее коллег, этот показатель в будущем можно будет значительно повысить, если подобрать более удачную комбинацию бактериальных ферментов и неорганических катализаторов. При этом ученые допускают, что даже текущая версия этой технологии может оказаться выгодной для массового производства бактериального бензина и других биоаналогов нефтепродуктов.
