Biyoyakıt Yapımı İçin Mısır Astarı

Ülkenin biyoyakıt arzını artırmaya yardımcı olmak amacıyla araştırmacılar, bitkinin selülozunu etanole fermente edilebilen şekerlere parçalayan enzimler üretmek için genetiği değiştirilmiş üç mısır türü yarattılar. Bu tür enzimleri doğrudan bitkilere dahil etmek, selülozu biyoyakıta dönüştürme maliyetini azaltabilir.



siyaset ve medya

Sürgünler ve yapraklar: Etanol yapmak için selülozun fermente edilebilir şekerlere parçalanmasını kolaylaştırmak için, Michigan Eyalet Üniversitesi'nden Mariam Sticklen, bitkinin gövdelerinde ve yapraklarında selülozu parçalayan enzimler üreten genlerle mısırı genetik olarak modifiye ediyor. Enzimler, ancak mısır hasat edildikten sonra, bitki öğütüldüğünde etkinleştirilir.

Geçen yıl, yeni federal düzenlemeler, yenilenebilir yakıt üretiminin 2022 yılına kadar yıllık 36 milyar galona (şimdiki seviyelerin yaklaşık beş katına) çıkması çağrısında bulundu. Bugün, Amerika Birleşik Devletleri'ndeki neredeyse tüm yakıt etanolleri mısır tanelerinden üretiliyor. Gerekli artışı karşılamak için araştırmacılar, tüm bitkilerde bulunan karmaşık bir karbonhidrat olan selüloz gibi diğer kaynaklara yöneliyorlar. Mısır yaprakları ve sapları, kır otları ve talaşlar, selüloz tedariki için önde gelen adaylardır. Selülozik etanol, mısır tanelerinden üretilenlere göre birçok avantaja sahiptir. Selüloz yalnızca aşırı derecede bol ve ucuz olmakla kalmaz; araştırmalar ayrıca selülozdan etanol üretimi ve kullanımının daha az sera gazı üretebileceğini öne sürüyor.





Bununla birlikte, selülozik etanolün ticari olarak uygulanabilir hale getirilmesinin önündeki en büyük engel, selülozun parçalanmasıdır. Selülaz adı verilen selülozu parçalayan enzimler, tipik olarak pahalı ve enerji yoğun bir süreç olan büyük biyoreaktörlerde yetiştirilen mikroplar tarafından üretilir. Manhattan, KS merkezli bir mahsul biyoteknolojisi firması olan Edenspace'in sistem geliştirme başkan yardımcısı Michael J. Blaylock, selülozik etanolü gerçekten rekabetçi hale getirmek için bu maliyetleri gerçekten düşürmemiz gerektiğini söylüyor.

East Lansing'deki Michigan Eyalet Üniversitesi'nde mahsul ve toprak bilimi profesörü olan Mariam Sticklen, enzimleri kendileri üretmek için mısır bitkilerini tasarlayarak enzim üretim maliyetini ortadan kaldırabileceğini düşündü. Bitkiler, biyoreaktörlerde onları üretmek için enerji yoğun sürece güvenmek yerine, enzimleri üretmek için güneşin serbest enerjisini kullanır, diyor.

Tipik olarak, selülozun parçalanması üç farklı selülaz gerektirir. Geçen yıl Sticklen, mısırın uzun selüloz zincirlerini daha küçük parçalara ayıran bir selülaz geni ile değiştirdiğini bildirdi. Gen, bir kaplıcada yaşayan bir mikroptan geldi. Bir ay sonra Sticklen, bir toprak mantarından türetilen bir geni mısır genomuna yerleştirdi. Bu gen, daha küçük selüloz parçalarını glikoz molekülü çiftlerine ayıran bir enzimi kodlar. Bu son çabada Sticklen, glikoz çiftlerini ayrı şeker moleküllerine ayıran bir enzim üretmek için mısırı modifiye etti; enzim doğal olarak bir ineğin midesinde yaşayan bir mikrop tarafından üretilir. Nihai sonuç: her biri selülozun tamamen parçalanması için gerekli bir enzim üreten üç mısır türü.



Sticklen, genlerin diğer mahsullere veya yabani bitkilere aktarılması olasılığını önlemek için enzimlerin sadece bitkinin yapraklarında ve gövdelerinde üretildiğini, tohumlarında, köklerinde veya poleninde olmadığını söylüyor. Dahası, mısırın kendi kendini sindirmesini önlemek için bitkileri, enzimlerin sadece hücrelerin içindeki vakuol adı verilen özel saklama bölmelerinde birikmesi için tasarladı. Selülazlar ancak bitki hasat edildikten sonra işleme sırasında salınır. Sticklen, geçen hafta Amerikan Kimya Derneği'nin New Orleans'taki ulusal toplantısında modifiye edilmiş mahsullerini anlattı.

Sticklen, üç genin tümünü tek bir bitkide birleştirmek mümkün olsa da, her biri farklı bir gen taşıyan üç farklı mısır çeşidi kullanmanın selülozun şekere dönüşümünü kontrol etmesine izin vereceğini söylüyor. Ön çalışmalar, enzimlerin 1:4:1 oranında birleştirildiğinde ticari olarak mevcut enzimler kadar verimli olduğunu gösteriyor, diyor. Sonuçlar, üç farklı bitkinin aynı oranlarda karıştırılmasının en iyi sonucu sağlayacağını göstermektedir.

Massachusetts Amherst Üniversitesi'nden mikrobiyolog Susan Leschine, vakuollerdeki enzimleri bölümlere ayırma stratejisinin müthiş olduğunu düşünüyorum. Sorum şu, enzimler gerçekçi koşullar altında çalışıyor mu? Örneğin, farklı mikrop türleri, selüloz liflerini parçalamak için sinerjik olarak çalışan kendi selülazlarını salgılarlar. Leschine, bir kaplıcada yaşayan bir mikroptan alınan bir enzimin, bir toprak mantarından alınan bir enzimle ne kadar iyi çalışacağının belirsiz olduğunu söylüyor. Bu farklı enzimler aynı koşullar altında aktif olmayabilir, diyor.

Blaylock, şu anda Sticklen'in teknolojisini geliştirmekte olan Edenspace'in, önümüzdeki üç yıl içinde teknolojiyi ticarileştirmek amacıyla genetiği değiştirilmiş mısırının saha denemelerine yıl içinde başlamayı beklediğini söylüyor. Şirket, bu stratejiyi takip etme konusunda yalnız değil: Merkezi Medford, MA'da bulunan bir tarımsal biyoteknoloji şirketi olan Agrivida, selülozik etanol üretimini basitleştirmek için mısırın genetiğini de değiştiriyor.



West Lafayette, IN'deki Purdue Üniversitesi'nde ziraat ve biyolojik mühendislik profesörü olan Michael Ladisch, bunun gerçekten takip etmeye değer bir yol olduğunu söylüyor. Ancak, günün sonunda, göründüğünden daha karmaşıktır. Şu anda izinde olan Ladisch, ana engelin, enzimlerin, bitkilere güç sağlayan hücre duvarlarındaki sert polimer olan lignini selüloz liflerinden çıkarmak için gereken kimyasal ve fiziksel ön işlemden sonra hayatta kalmasını sağlamanın yollarını bulmak olduğunu söylüyor. Purdue, Brighton, MA merkezli bir biyoyakıt şirketi olan Mascoma'da teknik direktör olarak görev yapacak.

Bir çözüm, tesisleri yalnızca hafif bir ön arıtma gerektirecek şekilde tasarlamaktır. Örneğin Sticklen, mısırda bulunan lignin miktarını azaltmanın yanı sıra ligninin moleküler konfigürasyonunu değiştirmeye çalışıyor, bu da parçalanmayı kolaylaştıracak. Çalışmaları şu anda mısırı modifiye etmeye odaklanmış olsa da Sticklen, teknolojinin sonunda şalgam gibi diğer mahsullere de aktarılabileceğini söylüyor.

saklamak

Gerçek Teknolojiler

Kategori

Kategorize Edilmemiş

Teknoloji

Biyoteknoloji

Teknoloji Politikası

İklim Değişikliği

İnsan Ve Teknoloji

Silikon Vadisi

Bilgi Işlem

Mit Haber Dergisi

Yapay Zeka

Uzay

Akıllı Şehirler

Blok Zinciri

Özellik Hikayesi

Mezun Profili

Mezun Bağlantısı

Mit Haber Özelliği

1865

Benim Görüşüm

77 Toplu Cadde

Yazarla Tanışın

Cömertlik Içindeki Profiller

Kampüste Görüldü

Mezun Mektupları

Haberler

Seçim 2020

İle Indeksi

Kubbenin Altında

Yangın Hortumu

Sonsuz Hikayeler

Pandemi Teknoloji Projesi

Başkandan

Kapak Hikayesi

Fotoğraf Galerisi

Tavsiye