Figyelembe véve az új infrastruktúra kiépítésének és az ismeretlen energiaforrásokhoz való alkalmazkodás költségeit, valószínűleg nem hamarosan hagyjuk abba a fosszilis tüzelőanyagok használatát. Mi a következő legjobb megoldás? A meglévő üzemanyagokat tegye zöldebbé és megújulóbbá.
Ez az ötlet a londoni Imperial College és a finnországi Turku Egyetem kutatóinak új munkája mögött, akiknek célja a fotoszintézisű baktériumok végső koaxiális képessége, hogy a napfényt propángává alakítsák. A technológiának még hosszú utat kell megtennie, mielőtt ez kereskedelmi szempontból életképes. Első lépésként azonban a csapatnak sikerült becsapnia az emésztőrendszerünkben található baktériumokat az E. coli- ba, hogy kis mennyiségben előkészítse a motorba kész propánt.
Hagyományosan a propánt a földgáz és a kőolajfeldolgozás melléktermékeként hozzák létre. A földgázból eltávolítják, hogy biztonságosabbá váljon a nyomás alatt álló csővezetékek mentén történő szállítás, és az olajfinomítók előállítják, amikor a kőolajat benzinné vagy fűtőolajdá bontják le.
Háromlépéses eljárásban a tudósok enzimeket használtak először az E. coli zsírsavak felszabadítására, amelyeket általában a sejtmembránok létrehozására használnak. Ezek közül az egyiket, a vajsavat, ezután egy másik enzimmel butiraldehiddé alakítottuk - a bután származékává. Végül a csapat a butiraldehidet propánná alakította át. A csoport úgy találta, hogy az átalakító enzim elektronokkal történő stimulálása elősegíti a folyamatot.
A nemrégiben a Nature Communications folyóiratban leírt projekt a korai szakaszában van. Patrik R. Jones, a cikk egyik szerzője azonban azt állítja, hogy a módszer egyszerűbb, mint az élő szervezetekkel való üzemanyag előállítására irányuló hasonló kísérletek. Az élesztő vagy a baktériumok szerepet játszanak az etanol előállításában cukorból vagy kukoricából, és a mesterségesen előállított fotoszintézisű baktériumok dízelnövényt termelnek a növényekből is. Az etanolt most az Egyesült Államokban általában hozzáadják a benzinhez, főként az állami támogatások és ösztönzők révén. A baktériumokból származó biodízel azonban még nem volt széles körben elterjedt alkalmazás, elsősorban a költségekkel és a hatékonysággal kapcsolatos folyamatos problémák miatt.
"A [fotoszintetikus] biodízel esetében sok lépés van a folyamatban, és ezeknek a lépéseknek a hatékonysága szempontjából büntetés van" - mondja Jones. "Ha csökkentenénk a lépések számát, legalább elméletileg, akkor hatékonyabb folyamattal rendelkezhetnénk."
A propánra való összpontosítás, szemben más üzemanyagokkal, leegyszerűsíti a folyamatot, mivel a propán kompakt kémiai szerkezete miatt könnyen elkülönül a szervezetek sejtjeiről. Az etanolt, amelyet kukoricából, cukorból és más növényekből lehet előállítani, fizikailag el kell választani a víztől egy energiaigényes folyamat során. A dízelüzemanyag algákból történő kinyerésének jelenlegi módszerei magukban foglalják a sejtek feltörését, és ezzel az üzemanyagot előállító szervezetek megölését. Propánnal az üzemanyag elválasztható az E. coli elpusztítása nélkül.
A propánt gázként könnyű összegyűjteni, és mégis könnyebben biztonságosan tárolni, mint hidrogént, amely gázként nagyon veszélyes, különösen ha levegővel keverik össze. Azt is választották, mondja Jones, mert szállításkor könnyen cseppfolyósítható, és kompatibilis a meglévő infrastruktúrával. A propánt elsősorban az Egyesült Államok kültéri rostélyaival társítják, de a targoncák és a csónakmotorok meghajtására is használják. Az autók akár propánon is átalakíthatók; ez a folyamat meglehetősen általános az Egyesült Királyságban, ahol a gázárak sokkal magasabbak, mint az Egyesült Államokban.
A csapat ebben a szakaszban az E. colit használja, mert egyszerű dolgozni - mondja Jones. De végül a kutatók remélik, hogy a folyamatot E. coliból fotoszintetizáló baktériumokba ültetik át, hogy a napfény energiát biztosítson a sejtek energiájához, nem pedig az E. coli tápanyagok táplálékához . Ez ismét csökkenti a folyamat lépéseinek számát, de még sok tennivaló van, mielőtt a tudósok erre a pontra jutnának.
"Csak elméletileg tökéletes vagy közel elméletileg tökéletes rendszerek lesznek esélyeik a forgalomba hozatalra" - mondja Jones. „Ezért fontos, hogy megpróbáljunk elérni egy olyan folyamatot, amely a lehető legjobban működik.” Jelenleg Jones becslése szerint 1000–5000-szer több üzemanyagot kell előállítaniuk folyamatukból, mielőtt az ipar érdeklődést mutat. Ettől a ponttól kezdve több műszaki fejlesztésre és finomításra van szükség, mielőtt ez a meglévő fosszilis tüzelőanyagok alternatívájaként kereskedelmi szempontból életképes lenne.
"Néhány kérdés az általunk használt enzimekben rejlik" - mondja Jones. "Szóval szükség lesz valamilyen alternatív enzim keresésére vagy a már meglévő enzimek fejlesztésére, és ezek önmagukban nagy projektek lesznek."
Nyilvánvaló, hogy hamarosan nem vezetünk autót vagy grillezünk hamburgereket a baktériumok és a nap által termelt propán felhasználásával. Jones egy londoni Imperial College cikkben azonban Jones azt mondta, hogy reméli, hogy a folyamat a következő 5-10 évben gazdaságilag életképes lesz.
Még ha ez a becslés is nagyvonalú, a napkollektoros propángyártás is időben készen áll, hogy elősegítse a piszkos üzemanyagokról a környezetbarátabb alternatívákra való áttérést.
