כימאים מאוניברסיטת קליפורניה (ברקלי) הצליחו להנדס חיידק המסוגל לייצר ביו-דלק דמוי-בנזין בקצב הכפול פי עשרה מהקצב של חיידקים מתחרים, פריצת דרך שתוכל לספק בהקדם דלק “ירוק” וזמין לתחבורה
כימאים מאוניברסיטת קליפורניה (ברקלי) הצליחו להנדס חיידק המסוגל לייצר ביו-דלק דמוי-בנזין בקצב הכפול פי עשרה מהקצב של חיידקים מתחרים, פריצת דרך שתוכל לספק בהקדם דלק “ירוק” וזמין לתחבורה.
זנים אחדים של החיידק קלוסטרידיום (Clostridium) מייצרים באופן טבעי חומר הידוע בשם בוטאנול נורמלי (n-butanol), כימיקל שמדענים רבים סבורים כי יוכל לשמש כחלופה לדלק דיזל או בנזין. בעוד שרוב החוקרים, כולל מספר חברות ביו-דלקים, משנים גנטית את החיידק על-מנת להגביר את יכולת הייצור שלו, מדענים אחרים הוציאו את האנזימים האחראיים לתגובה זו מהחיידק והכניסו אותם למיקרואורגניזמים אחרים, כגון שמרים, על-מנת להפוך אותם למפעלי ייצור בוטאנול. שמרים והחיידק אשריכיה קולי, אחד מסוגי החיידקים העיקריים במעיים של האדם, נחשבים לאורגניזמים שקל לגדלם בקנה-מידה תעשייתי.
למרות שבשיטות אלו ניתן להפיק חיידק אשריכיה קולי ושמרים מהונדסים גנטית, הניצולת של הבוטאנול הנורמלי המופק מוגבל לקצת מעל חצי גרם לכל ליטר, שיעור הנמוך משמעותית מהכמות לייצור מחסרי.
החוקרים השתמשו באותו המסלול האנזימטי הקיים באשריכיה קולי, אולם הם החליפו שניים מתוך חמישה אנזימים דומים המופיעים באורגניזמים אחרים וכך הם נמנעו מאחת מהבעיות שחוקרים אחרים נתקלו בה: הבוטאנול מומר חזרה לחומרי המוצא שלו ע”י אותו האנזים היוצר אותו.
חיידק האשריכיה קולי המהונדס גנטית החדש מייצר חמישה גרמים של בוטאנול לכל ליטר, אותה הכמות של החיידק קלוסטרידיום הטבעי ושליש מהכמות המופקת ע”י חיידק הקלוסטרידיום המהונדס גנטית הטוב ביותר הידוע עד כה, וכמות שהיא פי עשרה גדולה יותר מהמערכות המיקרואורגניזמיות התעשייתיות הנוכחיות.
“אנו מאמינים כי קל יותר להשתמש בשיטה שלנו ואנו נשפר אותה עוד יותר,” מסבירה החוקרת
הראשית. “הניצולות שאנו מקבלים כיום קרובות למצב בעל היתכנות תעשייתית.”
אחת הסיבות לשימוש בהנדסת מיקרואורגניזמים לטובת הכנת דלקים (ביולוגיים) היא ההימנעות מחומרי-לוואי רעילים המתקבלים בתעשיית הזיקוק המסורתית של דלק מאובנים, ובסופו של דבר, החלפת הדלקים המזהמים הללו בביודלקים ידידותיים לסביבה שמקורם בצמחים.
“בהתאם למסלול המוגדר שבאמצעותו אנזים מקטלז תגובה, ניתן לאלץ אותו לנוע בכיוון הנדרש באמצעות הפחתת הקצב שבה התגובה החוזרת מתרחשת,” מסבירה החוקרת. “אם התגובה החוזרת איטית דייה, אזי ההמרה הופכת להיות בלתי-הפיכה למעשה, ומאפשרת קבלת כמות רבה יותר מהתוצר הסופי הרצוי.” ממצאי המחקר פורסמו בכתב-העת המדעי Nature Chemical Biology.
7 תגובות
א. על מה הבקטריות עובדות? אילו חומרים הן הופכות לנפט? למה שגם הם לא יגמרו?
ב. הבעייה עם הנפט היא הרי עליית הביקוש כאשר ההיצע פר יום נשאר אותו דבר או לא מצליח לטפס באותה מהירות. אפילו אם זה היה נכון לחיידקים חייב להיות כושר ייצור מוגבל ביחס לעליית הביקוש.
יש מדען שטוען שהנפט מגיע מבקטריות במעמקי האדמה ושמעצמות הנפט מסתירות את המידע הזה והן דואגות להעלים ראיות לפני משלוח של החביות הגולמיות.
אם זה נכון זה אומר שהנפט לא ייגמר לעולם ולכן גם המחיר שלו צריך לרדת באופן דראסטי.
הכל נחמד מאוד אבל על איזה חומר החיידק “עובד”?
אם אין חומר גלם זול וזמין בכמויות מתאימות שהחיידקים יכולים להפוך לדלק הרי שמבחינה מסחרית לא עשינו כלום.
ידיעה נהדרת! שמעתי שעוד נשארו קצת יערות גשם, אז אחרי שנכרות את כולם יהיה מספיק מקום לגדל צמחים לביו דלק לפחות לעוד עשר שנים! ונוכל להמשיך לנסוע במכוניות שעובדות על דלק! עשיתם לי את היום!
איזה זיהום נגרם משריפתו של בוטאנול נורמלי ? האם הוא נמוך משמעותית מבנזין/סולר?האם צריך התאמות בכלי רכב?
קלוסטרידיום (אם הבנתי) היא משפחה שלמה של חידקים אל אווירניים (אנארובים).
שם החיידק הספציפי לא הובא משום מה.
לא הובן מדוע החיידק המהונדס החדש על בסיס אשריכיה קולי כה מעניין אם
כפי הכתבה הוא משיג: “אותה הכמות של החיידק קלוסטרידיום הטבעי ושליש
מהכמות המופקת ע”י חיידק הקלוסטרידיום המהונדס גנטית הטוב ביותר הידוע עד כה”.
אלא אם כן אשריכיה קולי פועל בסביבה קשה יותר מהסביבה בה
פועל קלוסטרידיום (קרי מתאים יותר לתנאים תעשיתיים) – וכאן השאלה
היכן ההתקדמות ואיפה הפואנטה?
אני לא יודע כמה חצי גרם בליטר של בוטנול (אני מניח שליום אחד) שווה ביחס לדלקים מחצביים, אבל אני יודע שלפחות כשמדברים על אצות אז גם 50 גרם לליטר ליום נחשב עדין לא ריאלי בעבור ביודיזל. אני מאמין שבעזרת ביוטכנולוגיה אפשר לעשות הרבה מאוד ושהמפתח הוא בצימוד תהליכים: גם אם הבוטנול עדין לא יהיה בכמות משתלמת כלכלית, צריך לחפש ולמצוא תוצרים נלווים של המערכת הזו שניתן להשלים איתם את ההכנסה. כולם רוצים ירוק ויש כאלה שאפילו מוכנים לשלם מעט יותר בשבילו. אז מעט יותר זה אולי לא כל כך טוב, אבל הרבה פחות כמארג כולל של מערכת עם תוצרים שונים – כאן יכולה להיות פריצת דרך.
למשל, אחרי שקוצרים את הבוטנול, נשארים עם הרבה חומר אורגני אחר. מה אפשר לעשות איתו? אולי לשרוף? אולי להשתמש בו להאכלה של בע”ח? אולי למחזר אותו כמקור מזון לבאצ’ים הבאים של החיידק המהונדס? צימוד! שם הכסף הגדול.
בברכת חברים,
עמי בכר