Исследователи из Университета Южной Флориды используют силу человеческой физиологии для преобразования парниковых газов в пригодные для использования химические соединения - метод, который может помочь уменьшить промышленную зависимость от нефти и уменьшить наш углеродный след.
Новая биологическая методика, опубликованная в журнале Nature Chemical Biology, была разработана профессором USF Рамоном Гонсалесом, доктором философии, и его исследовательской группой. Он использует человеческий фермент, 2-гидроксиацил-коэнзим А-лиазу (HACL), для преобразования определенных одноуглеродных (C1) материалов в более сложные соединения, обычно используемые в качестве строительных блоков для бесконечного числа потребительских и промышленных товаров.
«У людей этот фермент расщепляет жирные кислоты с разветвленной цепью», - сказал Гонсалес. «Он в основном разбивает длинные углеродные цепи на более мелкие фрагменты. Нам нужно было, чтобы он делал обратное. Поэтому мы разработали процесс, чтобы он работал в обратном порядке - брали отдельные молекулы углерода и преобразовывали их в более крупные соединения».
Манипулируя ДНК, кодирующей фермент, исследователи могут вводить модифицированный фермент в микроорганизмы E. coli, которые действуют как хозяева. Когда эти микробы попадают в исходное сырье C1, такое как метанол, формальдегид, формиат, диоксид углерода и метан, происходит метаболический процесс биоконверсии, превращающий молекулы в более сложные соединения.
Это исследование представляет собой значительный прорыв в биологической конверсии углерода и может изменить существующие нефтехимические процессы, а также уменьшить количество парниковых газов, выбрасываемых в атмосферу при добыче сырой нефти.
«Когда сырая нефть выкачивается из-под земли, она сопровождается большим количеством попутного газа», - сказал Гонсалес. «Большую часть времени этот газ сжигается в факелах и выбрасывается в атмосферу. Мы рассматриваем этот газ как потраченный впустую ресурс».
Благодаря своей работе, Гонсалес считает, что он и его команда разработали метод использования этого потраченного впустую ресурса таким образом, который является экономически целесообразным и привлекательным для производителей масла.
В настоящее время подавляющее большинство нефтедобывающих предприятий используют факельное сжигание газа, такого как метан. Хотя этот процесс является расточительным, по словам Гонсалеса, он также неэффективен и приводит к выбросу в атмосферу избыточного несгоревшего метана, а также дополнительного количества углекислого газа, образующегося в процессе сжигания..
Внедрив технологию, разработанную USF, производители нефти смогли не только лучше контролировать свое воздействие на окружающую среду, но и начать производить ценные химические соединения, такие как этиленгликоль и гликолевая кислота - молекулы, которые используются в производстве пластмасс, косметики, полимеры, чистящие растворы и многое другое.
Традиционно строительные блоки для этих продуктов изготавливаются из нефти. Таким образом, хотя использование метода биоконверсии поможет сократить выбросы парниковых газов, он также может уменьшить общую зависимость от нефти - многочисленные преимущества, которые, как надеется Гонсалес, привлекут производителей к изучению внедрения их процесса.
«Хотя это исследование подробно описывает всеобъемлющую науку, которая делает все это возможным, в настоящее время мы работаем с партнерами в частном секторе, чтобы попытаться реализовать нашу технику», - сказал Гонсалес. «Очень интересно иметь возможность довести этот проект от его первоначального начала до промышленной реализации и, надеюсь, оказать значимое влияние не только на отрасль, но и на окружающую среду».