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I geni dei funghi aiutano a trasformare l'erba in etanolo
I geni copiati da un fungo comune potrebbero semplificare la produzione di etanolo da materiali abbondanti come erba e trucioli di legno, uno sviluppo che un giorno potrebbe aiutare l'etanolo a competere con la benzina.
I trasportatori: Le proteine fungine che aiutano a trasportare gli zuccheri complessi per la digestione possono essere viste in questa immagine del lievito. Le proteine trasportatrici sono state contrassegnate con una proteina fluorescente verde.
Gli scienziati hanno prelevato i geni da un fungo che cresce sull'erba e sulle piante morte e li hanno trapiantati nel lievito che è già utilizzato per trasformare lo zucchero in etanolo. I geni consentono al lievito di fermentare parti di piante che normalmente non può digerire, ottimizzando potenzialmente la produzione di etanolo.
È solo un processo più efficiente, dice Jamie Cate , biologo dell'Università della California, Berkeley e del Lawrence Berkeley National Laboratory. Rasare ogni centesimo possibile potrebbe farlo competere con il petrolio, dice Cate, che ha guidato il lavoro.
La maggior parte dell'etanolo viene prodotto utilizzando zuccheri semplici, come il glucosio derivato dai chicchi di mais o dalla canna da zucchero. I produttori di etanolo vorrebbero utilizzare il glucosio proveniente da fonti più abbondanti, come bucce e gambi di mais, erba del ramo, scarti di legno e altri materiali vegetali resistenti. Ma quelle parti della pianta sono fatte di cellulosa, un carboidrato formato da lunghe catene di zuccheri. Affinché il lievito produca etanolo da questi materiali, il carboidrato complesso deve prima essere scomposto in zuccheri molto semplici, un processo che richiede tempo e normalmente richiede l'aggiunta di costosi enzimi.
Con la nuova tecnica, i produttori di etanolo non dovrebbero più scomporre la cellulosa in zuccheri semplici. Invece, avrebbero solo bisogno di scomporre la cellulosa in un materiale intermedio chiamato cellodestrina. Il lievito modificato può funzionare con questo, invece di aspettare che venga scomposto fino al glucosio, eliminando passaggi che costano tempo e denaro.
Il lievito prende una molecola semplice come il glucosio e la digerisce come cibo, producendo alcol come sottoprodotto. I ricercatori di Berkeley, insieme a un collega del Accademia cinese delle scienze a Tianjin, scoprì che un fungo arancione peloso chiamato Neospore che cresce sulla materia vegetale morta produce due diverse proteine che aiutano a trasportare molecole di cellulosa più complesse nelle cellule per la digestione. Inoltre, hanno scoperto che il fungo produce un enzima che può aiutare a scomporre ulteriormente quelle molecole. I ricercatori hanno quindi analizzato il genoma di a Neospore per trovare i geni responsabili di queste capacità
Lee Lynd , un ingegnere ambientale di Dartmouth, afferma che il concetto di ingegneria dei microbi che fermentano lo zucchero in modo che producano anche enzimi è ampiamente considerato come l'approccio più promettente per convertire i materiali cellulosici in etanolo. Molti ricercatori stanno lavorando per consolidare le fasi di lavorazione dell'etanolo, dice, e alcuni hanno ottenuto risultati migliori in alcune parti del processo. Ma Lynd dice che questa è la prima volta, per quanto ne sa, che qualcuno ha clonato questi trasportatori.
Questi progressi sono rilevanti, dimostrano in linea di principio la promessa dell'ingegneria dei microbi per una migliore lavorazione della biomassa e potrebbero essere applicati commercialmente, afferma Lynd. Tuttavia, i progressi non sono di per sé abilitanti e rappresentano un passo relativamente precoce su un lungo cammino.
La tecnica non affronta gran parte della lavorazione coinvolta nella produzione di etanolo. I produttori di etanolo dovrebbero comunque utilizzare enzimi per abbattere la cellulosa fino a uno stadio intermedio chiamato cellodestrina. Ma il lievito può funzionare con questo, invece di aspettare che venga scomposto fino al glucosio, eliminando passaggi che costano tempo e denaro.
Per la loro ricerca, il gruppo ha utilizzato un ceppo di lievito comunemente studiato nei laboratori. I geni dovranno essere inseriti in ceppi allevati per resistere alle richieste della produzione industriale di etanolo. Gli scienziati dell'Università dell'Illinois, parte dell'Energy Biosciences Institute che ha finanziato la ricerca, lavoreranno su questo. Nel frattempo, Cate continuerà a studiare Neospora per vedere se riesce a trovare una combinazione di geni ancora migliore. Continueremo a stuzzicare e pungolare Neospora per vedere quali altri trucchi potrebbe avere per noi, dice.
Potrebbero passare cinque anni prima che il lievito modificato sia pronto per l'uso in un impianto di etanolo su scala dimostrativa, e forse un decennio prima che l'etanolo fatto in questo modo finisca nei serbatoi di gas, dice Cate. I ricercatori non sapranno per un po' di tempo quanto incremento di resa produrrà il lievito modificato finché non verrà provato in un ambiente di produzione.
Facciamo un miglioramento dal 10 al 20 percento, altre aziende migliorano dal 10 al 20 percento i loro enzimi e all'improvviso abbiamo ridotto i costi fino a quando può iniziare a essere competitivo con il petrolio, afferma Cate.