Fare benzina dai batteri

Il biocarburante del futuro potrebbe essere la benzina. Questa è la speranza di una startup biotecnologica che lunedì ha descritto per la prima volta come sta inducendo i batteri a produrre idrocarburi che potrebbero essere trasformati in combustibili come quelli derivati ​​dal petrolio.

Biocarburante migliore: Stephen del Cardayre, biochimico e vicepresidente per ricerca e sviluppo di LS9.

LS9 , una società con sede a San Carlos, CA, e fondata da genetista Chiesa di San Giorgio , della Harvard Medical School, e biologo vegetale Chris Somerville , della Stanford University, aveva precedentemente affermato che stava lavorando a quello che chiama petrolio rinnovabile. Ma a un Società di microbiologia industriale conferenza di lunedì, la società ha iniziato a parlare più apertamente di ciò che ha realizzato: ha ingegnerizzato geneticamente vari batteri, tra cui E. coli , per produrre catene di idrocarburi su misura.

Per fare ciò, l'azienda sta impiegando strumenti del campo della biologia sintetica per modificare i percorsi genetici che batteri, piante e animali utilizzano per produrre acidi grassi, uno dei principali modi in cui gli organismi immagazzinano energia. Gli acidi grassi sono catene di atomi di carbonio e idrogeno legati insieme in una disposizione particolare, con un gruppo di acido carbossilico formato da carbonio, idrogeno e ossigeno attaccato a un'estremità. Togli l'acido e ti rimane un idrocarburo che può essere trasformato in carburante.

Sono molto impressionato da quello che stanno facendo, dice James Collins , condirettore del Centro per le biotecnologie avanzate all'Università di Boston. Definisce l'uso della biologia sintetica e della biologia dei sistemi da parte dell'azienda per progettare i batteri produttori di idrocarburi all'avanguardia.

In alcuni casi, i ricercatori di LS9 hanno utilizzato tecniche standard del DNA ricombinante per inserire i geni nei microbi. In altri casi, hanno ridisegnato i geni conosciuti con un computer e li hanno sintetizzati. I batteri modificati risultanti producono ed espellono molecole di idrocarburi che sono la lunghezza e la struttura molecolare che l'azienda desidera.

Stephen del Cardayre, un biochimico e vicepresidente per la ricerca e lo sviluppo di LS9, afferma che l'azienda può produrre centinaia di diverse molecole di idrocarburi. Il processo può produrre petrolio greggio senza lo zolfo contaminante che contiene molto petrolio dal terreno. Il greggio, a sua volta, sarebbe andato in una raffineria standard per essere trasformato in carburante per autoveicoli, carburante per jet, carburante diesel o qualsiasi altro prodotto petrolifero che qualcuno volesse produrre.

L'anno prossimo LS9 costruirà un impianto pilota in California per testare e perfezionare il processo, e l'azienda spera di vendere biodiesel migliorato e fornire biocrudi sintetici alle raffinerie per ulteriori lavorazioni entro tre-cinque anni. (Vedi Costruire biocarburanti migliori .)

Ma LS9 non è l'unica compagnia in questo gioco. Amyris Biotecnologie , di Emeryville, in California, utilizza anche i geni di piante e animali per fare in modo che i microbi producano combustibili di design. Neil Renninger, vicepresidente senior dello sviluppo e uno dei cofondatori dell'azienda, afferma che Amyris ha anche creato batteri in grado di fornire combustibili rinnovabili a base di idrocarburi. La principale differenza tra le società, afferma Renninger, è che mentre LS9 sta lavorando su un biogreggio che verrebbe lavorato in una raffineria, Amyris sta lavorando sulla produzione diretta di combustibili che richiederebbero poca o nessuna ulteriore lavorazione.

Amyris sta anche lavorando a un impianto di produzione pilota che prevede di completare entro la fine del prossimo anno e spera anche di avere prodotti commerciali disponibili entro tre o quattro anni. (Vedi A Better Biofuel.) Entrambe le aziende affermano di voler progettare ulteriormente i loro batteri per essere più efficienti e stanno lavorando per ottimizzare il processo di produzione complessivo. Il potenziale per i biocarburanti è enorme e penso che il loro [LS9's] sia una possibile soluzione, afferma Renninger.

In effetti, sono necessari molti approcci tecnologici, afferma Craig Venter , cofondatore e CEO di Genomica sintetica , di Rockland, MD, che applica anche la biotecnologia alla produzione di carburante. Abbiamo bisogno di cento, mille soluzioni, non solo una, dice. Conosco almeno una dozzina di gruppi e laboratori che cercano di produrre biocarburanti dai batteri con lo zucchero.

La società di Venter sta anche lavorando sull'ingegneria dei microbi per produrre carburante. L'azienda ha recentemente ricevuto un grande investimento dal gigante petrolifero BP per studiare i microbi che vivono nelle riserve petrolifere sotterranee; l'idea è vedere se i microbi possono essere progettati per fornire carburante più pulito. Un altro progetto mira ad armeggiare con il genoma delle palme, la fonte più produttiva di olio per il biodiesel, per renderle una coltura meno dannosa per l'ambiente.

L'attuale lavoro di LS9 utilizza lo zucchero derivato dai chicchi di mais come fonte di cibo per i batteri, la stessa fonte utilizzata dal lievito che produce etanolo. Per produrre maggiori volumi di carburante e per non avere energia in competizione con il cibo, entrambi gli approcci dovranno utilizzare la biomassa cellulosica, come l'erba rampicante, come materia prima. Del Cardayre stima che la biomassa cellulosica potrebbe produrre circa 2.000 galloni di petrolio rinnovabile per acro.

La produzione di idrocarburi è più efficiente della produzione di etanolo, aggiunge del Cardayre, perché il primo contiene circa il 30% di energia in più per gallone. E ci vuole anche meno energia per produrre. L'etanolo prodotto dal lievito deve essere distillato per rimuovere l'acqua, quindi la produzione di etanolo richiede il 65% di energia in più rispetto alla produzione di idrocarburi.

Il Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti ha fissato l'obiettivo di sostituire il 30% dell'attuale uso di petrolio con combustibili da fonti biologiche rinnovabili entro il 2030 e del Cardayre afferma di ritenere che ciò sia facilmente realizzabile.

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