חיידקים מהונדסים מייצרים אתנול לדלק ביולוגי מפסולת חקלאית

מדענים הנדסו זן מיוחד של חיידק המסוגל לפרק ביומסה מבלי טיפול מקדים בביומסה, זאת לשם קבלת אתאנול המשמש בתעשיית הביו-דלקים.

דלק ביולוגי. אילוסטרציה:  shutterstock
דלק ביולוגי. אילוסטרציה: shutterstock

 

[מאת ד"ר נחמני משה]
מדענים הנדסו זן מיוחד של חיידק המסוגל לפרק ביומסה מבלי טיפול מקדים בביומסה, זאת לשם קבלת אתאנול המשמש בתעשיית הביו-דלקים.

הגישה הרגילה להפקת אתאנול מתוך ביומסה צמחית כוללת שלבים יקרים של טיפול מקדים ותגובות העושות שימוש באנזימים. השיפור של גישה אחרת הידועה בשם ביו-עיבוד משולב (consolidated bioprocessing, CPB) יוכל להפחית בעלויות אלו. במסגרת ביו-עיבוד משולב מהדור השני מיקרואורגניזמים מסוגלים לבקע מולקולת מים לקבלת אתאנול בעלויות מופחתות. כעת, מדענים הנדסו זן מיוחד של חיידק המתאים לביו-עיבוד משולב המפרק באופן יעיל ביומסה מבלי להידרש לטיפול מקדים בה.

המרה ישירה של ביומסה לאתאנול ללא טיפול מקדים מייצגת מסלול חדש לביו-עיבוד משולב, המספקת תהליך ניטרלי מבחינת פחמן, חסכוני ובר-קיימא להפקת ביו-דלק. הייצור של אתאנול מתוך ביומסה צמחית מחייב בדרך כלל שלושה שלבים עיקריים: (1) טיפול פיזיקאלי-כימי מקדים, (2) פרוק אנזימטי של הביומסה לסוכרים ו-(3) התססה. השלבים של הטיפול המקדים ושל ההידרוליזה הם שלבים יקרים יחסית.

בגישה של ביו-עיבוד משולב, ביומסה תאית שלא עברה טיפול מומרת ישירות לביו-דלק בשלב יחיד בעזרת חיידק המפרק את הביומסה וגורם להתססת הסוכרים המתקבלים מהפרוק. החיידק הייחודי הזה (Caldicellulosiruptor bescii) מצליח להתסיס עשב בלתי מטופל אולם הוא נעדר את הגן המסוגל לייצר אתאנול. לאור העובדה כי החיידק הזה הינו חיידק תרמופילי ("אוהב חום") והתהליך עצמו מתבצע בטמפרטורות גבוהות, היה צורך למצוא גן מאנזים יציב בחום המסוגל לסנתז אתאנול. החוקרים מצאו גן מועמד בחיידק בשם Clostridium thermocellum ושילבו אותו בתוך החיידק הראשון. כתוצאה מכך, הזן החדש יכול היה עכשיו לייצר אתאנול מתוך ביומסה תאית ועשב. על מנת לשפר עוד יותר את תהליך התסיסה, הוסרו שני גנים המעכבים את תגובת התסיסה.

בעזרת הזן הייחודי הזה, ניתן היה להתסיס כ-30% מהביומסה, תוך קבלת 1.7 מולים של אתאנול לכל 1.0 מול של גלוקוזה, קרוב ליחס התיאורטי של 1 ל-2. הגם שניתן לשפר עוד יותר את הניצולת הזו, מחקר זה מהווה שלב חשוב בהבנת הפוטנציאל הגדול של ביו-עיבוד משולב ומספק מנגנון להכנתם של ביו-דלקים מתקדמים וביו-מוצרים אחרים ישירות מתוך ביומסה תאית ללא שלב יקר וחריף של טיפול מקדים.

תקציר המחקר

השוואה של גישות לייצור ביו-אתאנול, לרבות הגישה של ביו-עיבוד משולב מהדור השני הכולל תהליך חד-שלבי שבמסגרתו זן ייחודי של חיידק מפרק את הביומסה התאית שלא עברה טיפול מקדים וממיר את הסוכרים המתקבלים לדלק ביולוגי מסוג אתאנול. [באדיבות © (2014) National Academy of Sciences, USA]
השוואה של גישות לייצור ביו-אתאנול, לרבות הגישה של ביו-עיבוד משולב מהדור השני הכולל תהליך חד-שלבי שבמסגרתו זן ייחודי של חיידק מפרק את הביומסה התאית שלא עברה טיפול מקדים וממיר את הסוכרים המתקבלים לדלק ביולוגי מסוג אתאנול. [באדיבות © (2014) National Academy of Sciences, USA]
שיתוף ב print
שיתוף ב email
שיתוף ב whatsapp
שיתוף ב linkedin
שיתוף ב twitter
שיתוף ב facebook

15 תגובות

  1. עם עתודות הגז האמריקאיות יומרו למתנול אז ארצות הברית תהפוך ליצואנית נפט ולא ליובואנית.כי רוב הנפט משמש בתחבורה.וליצור חשמל משתמשים יותר בגז פחם או אטום(האמריקאים לא בונים כורים חדשים).

  2. הפואנטה בייצור ביודלק מתאית זה שתאית מהווה פסולת חקלאית בלתי אכילה ולכן לא נדרש גידול מיוחד לצורך הביודלק. הבעיה שאני צופה זה מחסור בפסולת תאית (כמו קש) לצורך הזנת בהמות ושימושים נוספים. כמו כן, לא ברור אם יש מספיק פסולת לייצור דלק בכמות שתענה על צורכי התחבורה שלנו…

  3. ליגאל
    אל תדאג. עוד הרבה הרבה שנים יהיה קל וזול יותר
    לשאוב גז (גם אם באמריקה יש עדיין טמבלים שהורסים
    את הטבע מסיבות "ירוקות" – דולרים). בתכל'ס
    מדובר בעיקר על פסולת חקלאית כי גידול ביומסה
    במיוחד להפקת פחמימן נוזלי זה יקר מדי ומזיק מדי.

  4. יגאל, מדוע לא ירוק? במקום לשחרר פחמן פוסלי,הופכים פסולת לפחמן.אכן פחמן משתחרר,אבל יש פחות זיהום אוויר.כדי להמנע מפליטת פחמן ,צריך להשתמש בהדרו אלקטרי( תעלת הימים?), שמש רוח- הספקה לא אמינה ומוגבלת.אטום לצערי ישראל ירדה מהעינין.

  5. לאלכוהוליסט ,זה בגלל המיסוי הגבוהה .מחירים גבוהים יוצרים פיתוי לקנות מזויף!

  6. לידיעת הציבור הרוסי 🙂
    אתנול ומתנול קיים גם באלכוהול. במינונים נמוכים.
    מינון גבוהה מדי במשקאות אלכוהוליים מביא לפגיעה במערכת העצבים ויכול לגרום למוות.
    נכון להיום, בארץ, ישנה הפצה של משקאות אלכוהוליים מזוייפים שמכילים כמות גבוהה של אתנול.

  7. יש פרויקטים של ביו גז בחירייה ,ברמת הגולן ובעוד מקומות שיש פסולת חקלאית. מגז טבעי ניתן ליצר מתנול אך זה תהליך ארוך יותר.

  8. ראיתי בעיני חידדקים כאלו לפני כמה שנים, וקראתי על הרבה מחקרים דומים. כנראה שהבעיה קשה מאד לפתרון. אני מכיר תחנת כח שנמצאת ליד המזבלה של אחת הערים הגדולות בארה"ב שמייצרת חשמל מהמתן שנוצר בזבל. אבל ייצור גז כנראה קל יותר. נקווה שאחת או יותר מהקבוצות שעוסקות בנושא יצליחו. הצלחה צריכה לכלול חידק עמיד שקל לגדלו, תהליך פשוט, איסוף קל של האתנול וכו'. אז עלו והצליחו, כולנו נרויח.

  9. נראה שכיום לא חסר נפט ,ולכן אולי ישקיעו פחות במיזמים חשובים אלה.

כתיבת תגובה

האימייל לא יוצג באתר.

דילוג לתוכן