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