Sử dụng phụ phẩm của các nhiên liệu sinh học xenluloza tế bào để tăng sản lượng ethanol
Thứ hai, 14-10-2013 | 08:55:01
|
Các khoa học gia báo cáo rằng họ đã thiết kế men để tiêu thụ axit axetic, một phụ phẩm không ai mong muốn trước đây của quá trình biến lá, thân cây và nhiều mô khác thành nhiên liệu sinh học. Bước đổi mới này làm tăng khoảng 10% sản lượng ethanol từ các nguồn lignoxenluloza.
Bước tiến bộ mới này sẽ sắp xếp hợp lý hoá quá trình lên men và sẽ làm đơn giản hoá quá trình chọn giống cây trồng và quá trình xử lý trước nguồn cenluloza này. Lignoxenluloza là chất liệu dạng sợi cấu thành các mô cấu trúc của cây. Nó là 1 trong những chất liệu sống phong phú nhất trên hành tinh này, và bởi vì nó rất giàu cacbon nên nó là nguồn sinh khối tái tạo hấp dẫn của quá trình sản xuất các nhiên liệu sinh học. Men Saccharomyces cerevisiae lên men các loại đường đơn giản rất tốt để sản xuất ethanol (như những loại đường trong hạt ngô và mía). “Nếu chúng tôi phân huỷ các xenluloza này, chúng tôi sẽ thu được xylose và axit axetic”, giáo sư Yong-Su Jin đến từ Trường Đại học Illinois cho biết. “Xylose là 1 loại đường; chúng tôi có thể tạo ra loại men để lên men xylose”, Jin cho biết. “Tuy nhiên, axit axetic là 1 hợp chất độc hại, tiêu diệt men. Đó là 1 trong những vấn đề lớn nhất trong quá trình sản xuất ethanol từ celluloza”. Trong nghiên cứu gần đây, sinh viên tốt nghiệp Soo Rin Kim đã thiết kế men S.cerevisiae để tiêu thụ xylose hiệu quả hơn. Điều này cải thiện sản lượng ethanol, nhưng quá trình này tạo ra nhiều NADH, phân tử truyền electron này là 1 phần của quá trình lưu thông năng lượng của tất cả tế bào. Sự tích luỹ axit axetic cũng tiêu diệt phần lớn men này. Sau khi thảo luận vấn đề này với Jin, Cate đã đưa ra ý kiến như sau: Có lẽ nhóm nghiên cứu có thể khiến loại men này tiêu thụ axit axetic. Quá trình này cũng có thể tận dụng NADH dư thừa từ quá trình chuyển hoá xylose. Bằng cách tổng hợp nhiều nghiên cứu gần đây, nghiên cứu sinh sau tiến sĩ Na Wei nhận thấy rằng, một sinh vật khác, đó là 1 loại vi khuẩn, có thể tiêu thụ axit axetic. Cô đã xác định được những enzim xúc tác cho quá trình này và nhận thấy một trong số những enzim này không chỉ biến axit axetic thành ethanol mà nó còn sử dụng NADH thừa từ quá trình chuyển hoá xylose. Tuy nhiên, nhóm nghiên cứu đã không bắt tay vào việc đưa các gen này vào men của họ. Đầu tiên, họ phải xác định xem những nỗ lực của họ có khả năng thành công hay không. Để có thể thực hiện được điều này, sinh viên tốt nghiệp Josh Quarterman đã sử dụng các mô phỏng máy tính để xem việc thêm những gen mới này vào quá trình chuyển hoá của men sẽ ảnh hưởng thế nào đến sản lượng ethanol. Theo tính toán của ông thì con đường mà Wei đã xác định sẽ làm tăng sản lượng ethanol. Tiếp theo, Wei thêm những gen mong muốn vào men này, quá trình này mất vài tháng. Khi cô thử nghiệm men này, cô thấy rằng nó tạo ra ethanol nhiều hơn 10% so với trước đây, tương thích với những tính toán của Quarterman. Bước đột phá này còn giúp ích cho những ai tập trung vào các bước khác trong quá trình sản xuất nhiên liệu sinh học, Jin cho biết. Các nhà di truyền thực vật và những người liên quan đến quá trình xử lý trước xenluloza có thể không còn phải lo lắng về việc tìm cách loại bỏ axit axetic khỏi lignoxenluloza, ông cho biết. “Nhiều người hiếu kỳ về lý do vì sao ngay bây giờ chúng tạo ra nhiên liệu sinh học từ xenluloza. Nhưng việc sản xuất nhiên liệu sinh học từ xenluloza không chỉ có 1 bước hạn chế. Chúng tôi gặp phải nhiều bước hạn chế trong việc phát triển sinh khối, tích trữ, di chuyển, thu hoạch và phân huỷ sinh khối thành đường, lên men và sau đó là phân tách ethanol này. Bước tiến bộ mà chúng tôi đang báo cáo liên quan đến 1 trong những bước đó – đó là quá trình lên men. Nhưng bước tiến này sẽ làm cho những bước khác trong quá trình này trở nên dễ dàng hơn phần nào”. Bluesky - Dostdongnai, Theo Science Daily. |
Trở lại In Số lần xem: 2073 |
[ Tin tức liên quan ]___________________________________________________
|