Sākums » 2010 » Aprīlis » 7 » No zilaļģēm iespējama biodegvielas ražošana
No zilaļģēm iespējama biodegvielas ražošana
20:06
Cianobaktērijas, plašākai
sabiedrībai pazīstamas ar zilaļģu vārdu, ir pasaules jūrās un saldūdens tilpnēs
sastopami mikroorganismi, kas spēlē nozīmīgu lomu slāpekļa ciklā, pārveidojot
atmosfērā esošo gāzveida slāpekli, augu barībai piemērotās amonija vai nitrātu
formās.
Daudzas to sugas ir
potenciāli toksiskas un masveidā savairojoties kādā no peldvietām,
cianobaktērijas var radīt apdraudējumu gan neapdomīgiem atpūtniekiem, gan
pastāvīgiem šo ūdenstilpņu iemītniekiem. Tomēr izrādās, ka zilaļģes var būt
noderīgas ne tikai kā organiskā slāpekļa piesaistītājas, bet arī kā lētas un
videi draudzīgas enerģijas avots.
Arizonas (ASV) Valsts universitātes pētnieki Ksiniao
Liu un Roja Kērtisa vadībā modificējuši cianobaktērijas, panākot, ka
mikroorganismi burtiski izdala degvielu no saviem ķermeņiem.
Šobrīd eksperimentālai
mikroorganismu cilmes biodegvielas iegūšanai visplašāk tiek izmantotas
triacilglicerolus sintezējošas aļģes un Escherichia coli baktērijas. Aļģes
kultivē, tad savāc, žāvē un no iegūtā substrāta ar reducējošu šķīdumu palīdzību
nodala taukskābes.
Šis process parasti ir
sarežģīts, energoietilpīgs un atstāj zināmu negatīvu iespaidu (ekoloģisko
nospiedumu) uz apkārtējo vidi, kopumā radot šaubas par tehnoloģijas lietderību
un atbilstību modernas, tostarp III paaudzes «zaļās enerģijas» parasībām.
Krietni daudzsološāka ir korporācijas "LS9" paspārnē attīstītā, taču
vēl izstrādes fāzē esošā tehnoloģija, kas degvielas ražošanai izmanto ģenētiski
modificētas E. coli baktērijas.
E. coli, zināmas arī kā
zarnu nūjiņas, tika pārveidotas, lai ražotu virsnormas taukskābes, kas caur
baktēriju membrānām tiek izdalītas tieši kultivēšanas vidē - ūdenī. Šajā
tehnoloģijā baktērijas vairs nav pārstrādājama, katrā ražošanas ciklā no jauna
kultivējama biomasa, bet dzīvas, pašatjaunojošās degvielas fabrikas. Tā kā
sintezēto taukskābju blīvums ir mazāks nekā ūdenim, to substrāts sakrājas
kultūras augšpusē, ir vienkārši savācams un neietekmē baktēriju dzīvības vai
ražošanas ciklu.
Tomēr atzīmējams, ka
sintēzes procesa nodrošināšanai E. coli baktēriju kultūrā nepieciešams regulāri
pievienot glikozi, metanolu, citas barības vielas un enzīmus, kuru iegūšana nav
iespējama bez papildu enerģijas patēriņa.
Savukārt Liu un Kērtisa metode, kas detalizēti aprakstīta ASV Zinātņu
Akadēmijas rakstu krājuma tīmekļa versijas 29. marta numurā publicētā rakstā,
minētās problēmas piedāvā risināt, LS9 tehnoloģijā nomainot tās galveno
bioloģisko komponeti - E. coli vietā degvielas ražošanai piemērojot
ergonomiskāku organismu - cianobaktērijas.
Lai izveidotu dzīvās degvielas ražošanas iekārtas, pētnieki piecos secīgos
soļos modificēja cianobaktēriju Synechocystis sp. PCC 6803 gēnus, vispirms
panākot taukskābju sintēzes palielināšanos un procesa nepārtrauktību, tad
optimizējot to izvadīšanu un visbeidzot, atslēdzot daļu šūnas mazāknozīmīgo
funkciju, visu tās enerģiju novirzot degvielas ražošanas ciklam un izdzīvošanai
primāri nepieciešamo funkciju nodrošināšanai.
Laboratorijas apstākļos no modificēto cianobaktēriju kultūras zinātniekiem
izdevās iegūt līdz pat 133 ± 12 mg/L taukskābju dienā pie šūnu blīvuma 1.5×10^8
šūnas/mL (0. 23 g sausā substrāta uz litru ūdens). Izsakot šos rādītājus
rūpnieciskas ieguves mērogos, autori lēš, ka teorētiski no 1 akru (0,4 ha)
liela, 20 cm dziļa baseina ar cianobaktēriju kultūru varētu iegūt līdz 6500
galoniem (24570 litru) biodīzeļa gadā.
Lai arī raksts nesniedz salīdzinošus skaitļus, kas ļautu izvērtēt
cianobaktēriju proporcionālo atdevi iepretī aļģu un E. coli plantācijās
iegūtajiem biodegvielas apjomiem, tomēr pie līdzīgas vai pat mazākas ražības
visu varētu izšķirt modificēto cianobaktēriju pašpietiekamība - tām nav
nepieciešama energoietilpīga gatavās produkcijas redukcija kā aļģēm vai cukurs
un citas barības vielas, kā E. coli. Viss, kas vajadzīgs ir ūdens, CO2 un
Saules gaisma.
Kā arizoniešiem veiksies ar tehnoloģijas komercializēšanu, to redzēsim
nākotnē. Pagaidām, zinātnieki saka, vēl nepieciešams uzlabot labākos rezultātus
uzrādījušos baktēriju celmus un eksperimentāli noskaidrot taukskābju sintēzei
vislabvēlīgākos apstākļus.