Ученые разработали биопроцесс, который позволяет преобразовывать кислую сыворотку, побочный продукт молочных продуктов, без использования дополнительных химикатов. Профессор Ларс Ангенент из Центра прикладных наук о Земле Тюбингенского университета и его международные коллеги использовали культуры микробиомов, аналогичные культурам человеческого кишечника. Новое биомасло можно использовать в качестве корма для животных или, после дальнейшей обработки, в качестве топлива для самолетов. Результаты исследования были опубликованы в Joule, новом ведущем журнале CellPress.
Каждый литр молока, который идет на молочные продукты, такие как творог и греческий йогурт, или на свежие сыры, производит еще два литра сточных вод на молочном заводе. Эти сточные воды называются «кислой сывороткой», и их нельзя скармливать животным в больших количествах из-за их кислотности. Он богат органическим материалом, таким как лактоза, и его необходимо перерабатывать или транспортировать на фермы для использования в качестве удобрения путем разбрасывания на земле.
Ларс Ангенент, профессор экологической биотехнологии им. Гумбольдта в Тюбингенском университете, изучает, как эти большие объемы сточных вод можно превратить в ценные продукты. Он использовал резервуар с множеством различных типов бактерий, названный реакторным микробиомом. «Этот микробиом представляет собой открытую культуру, что означает, что бактерии из внешней среды также могут проникать и расти, подобно микробиому нашего кишечника. Стерилизация резервуара или сточных вод не требуется», - объясняет он. «Бактерии отбираются и обманываются, чтобы удлинить углеродную основу химических веществ с помощью процесса, который мы называем удлинением цепи».
Ангенент объясняет процесс: «Мы держали два микробиома при разных температурах и помещали их последовательно. Первый горячий микробиом (50 градусов по Цельсию) превращает все сахара в промежуточную кислоту - ту самую кислоту, которая делает молоко в вашем холодильнике кислым, если вы храните его там слишком долго. Второй теплый микробиом (30 градусов по Цельсию) выполняет удлинение цепи до тех пор, пока не образуется продукт с шестью-девятью атомами углерода в ряд». Исследовательская группа Angenent по экологической биотехнологии также исследовала, какие бактерии выросли в двух разных микробиомах.
«Новый продукт можно давать животным в качестве антимикробного средства для предотвращения болезней, или его можно в дальнейшем перерабатывать на нефтеперерабатывающем заводе в авиационное топливо», - говорит Анженент. Поскольку продукт микробиома биореактора имеет от шести до девяти последовательных атомов углерода, он становится более маслообразным и его можно отделить от воды, в которой он был произведен. После этого его еще нужно очистить и доработать. «Мы делаем биомасло, которое выделяют бактерии», - говорит Анженент. «Инновация исследования заключается в том, что для этого процесса не нужны никакие другие химические вещества, богатые углеродом, а нужны только сами сточные воды. В прошлом для удлинения цепи требовались внешние дорогостоящие химические вещества».
Производство бионефти является частью развития экономики замкнутого цикла, в которой все отходы перерабатываются в ценные продукты. «Только экономика замкнутого цикла может быть устойчивой, если вся энергия поступает из возобновляемых источников, а углерод для химических веществ поступает из отходов CO2 и других богатых углеродом отходов, таких как кислая сыворотка», - заключает Анженент. Теперь необходимо провести дополнительную работу, чтобы изучить, могут ли другие типы сточных вод также быть преобразованы в эти ценные химические вещества.