הפקת ביו-דלקים מאצות

המנגנון שבבסיס הסינתזה של שמן בתוך תאי אצות נחשף כעת על ידי צוות חוקרים. תגלית זו תוכל לתרום לפיתוחם של ביו-דלקים, כך טוענים החוקרים

[תרגום מאת ד”ר נחמני משה]

ממצאי המחקר, שנערך על ידי מדענים מאוניברסיטת קובי (Kobe University) ביפן, פורסמו זה מכבר בכתב העת המדעי Scientific Reports.

במהלך המאה העשרים תעשיית מוצרי הנפט התפתחה בקצב מהיר, מגמה שהובילה לצמצום במקורות של דלקי מאובנים ולשינויי אקלים ברמה הכלל עולמית. במטרה לפתור את הבעיות הללו ולקדם חברה ברת-קיימא המודעת לסביבתה, האנושות חייבת לעשות שימוש בביומסה מתחדשת כגון צמחים ואצות. כמות הביומסה (המסה הכוללת של כל החומר אורגני) על פני כדור הארץ גדולה פי עשרה מכמות האנרגיה שהאנושות צורכת כיום.

כמחצית מביומסה זו גדלה בסביבות מימיות, וביומסה המגיעה מהאוקיאנוסים, למשל, מיקרו-אצות (microalgae), יכולה לשמש לייצור של שמן מבלי לנצל אדמות ראויות לחקלאות ומים לשתייה. מיקרו-אצות ניתנות לגידול בעזרת אור, מים, פחמן דו-חמצני וכמות קטנה של מינרלים, וקצב הגידול שלהן הוא מהיר, כלומר – ניתן לנצל אותן הרבה יותר מהר מביומסה הגדלה על היבשה. בנוסף, ניתן לנצל את האצות במהלך השנה כולה, עובדה שתוכל להוביל לאספקת אנרגיה יציבה יותר.

זנים רבים של אצות מסוגלים לייצר כמויות גדולות של שמן (ליפידים), אולם זוהי הפעם הראשונה אי פעם שהחוקרים הצליחו לחשוף את השינויים המטבוליים המתרחשים ברמה המולקולארית כאשר הליפידים מיוצרים בתאי האצה. בעקבות התמקדותה במיקרו-אצות ימיות, קבוצת המחקר של הפרופסור Hasunuma מצאה כי הזן Chlamydomonas sp. JSC4, שהוא זן חדש של אצה ירוקית הנמצאת במים מליחים, הוא בעל יתרונות של קצב גידול מהיר ואחוז שומנים גבוה. החוקרים גם הצליחו לפתח שיטה בעזרתה הם יכלו לחשוף כיצד הזן הזה מייצר את השמן בתוך התאים עצמם.

החוקרים גידלו את האצות באווירה של פחמן דו-חמצני בתור מקור הפחמן היחיד. ארבעה ימים לאחר תחילת ההדגרה, יותר מ-55% ממשקל התאים היו פחמימות (בעיקר עמילן). כאשר הוספו מי מלח לנוזל ההדגרה, צוות החוקרים הבחין בירידה של תכולת הפחמימות ועלייה בתכולת השומנים, ולאחר שבעה ימים מתחילת ההדגרה, למעלה מ-45% ממשקל התא הפכו לשמן. לזן הזה יש קצב גידול גבוה, וקצב ייצור הליפידים בתאיו בתמיסת התרבית הגיע למהירות גבוהה בהרבה מזה של זנים ידועים. בתחילת תקופת הדגירה חלקיקי עמילן נצפו בתוך התאים, אולם חלקיקים אלו נעלמו בתוך מי המלח, ובמקומם הופיעו טיפות שמן.

החוקרים מצאו כי המסלול הביוסינתטי לייצור הפחמימות מואט, ובו בזמן המסלול לייצור טריגליצרול, רכיב עיקרי בשמן, מואץ. במילים אחרות, ההוספה של מי-מלח הסיטה את המסלול מייצור עמילן לייצור שמן. בנוסף, החוקרים גילו כי השפעול של האנזים האחראי לפירוק של העמילן מתגבר בתמיסה של מי-מלח. הגילוי של מנגנון מטבולי זה אינו חשוב רק מבחינה ביולוגית, אלא הוא יכול לשמש גם עבור הגברת הייצור של ביו-דלק באמצעות שיפור השיטות לגידול אצות. על בסיס ממצאים אלו, החוקרים ימשיכו לחפש דרכים נוספות להגברת הייצור של שמן בר-קיימא בעזרת פיתוחן של שיטות גידול יעילות יותר ובעזרת הנדוס גנטי.