صنع الميكروبات التي تحول غازات الدفيئة
تقنية جديدة لن تساعد فقط في تقليل انبعاثات غازات الدفيئة ، ولكن أيضًا إمكانية تقليل الاعتماد الكلي على البترول.
يستخدم الباحثون في جامعة جنوب فلوريدا قوة علم وظائف الأعضاء البشرية لتحويل غازات الدفيئة إلى مركبات كيميائية قابلة للاستخدام - وهي طريقة يمكن أن تساعد في تقليل الاعتماد الصناعي على البترول وتقليل انبعاثات الكربون لدينا.
تم تطوير هذه التقنية الجديدة المستندة إلى علم الأحياء ، والتي نشرت في مجلة Nature Chemical Biology ، بواسطة البروفيسور رامون جونزاليس ، عضو الدكتوراه في فريق البحث العلمي وفريقه البحثي. إنها تستخدم الإنزيم البشري ، 2-هيدروكسي أسيل أنزيم A لياز (HACL) ، لتحويل مواد محددة من الكربون واحد (C1) إلى مركبات أكثر تعقيدًا تُستخدم عادةً كبنات بناء لعدد لا نهائي من المنتجات الاستهلاكية والصناعية.
وقال جونزاليس: "في البشر ، يحط هذا الإنزيم الأحماض الدهنية المتشعبة السلسلة". "تقسم بشكل أساسي سلاسل الكربون الطويلة إلى قطع أصغر. لقد احتجناها للقيام بالعكس. لذلك ، قمنا بتصميم العملية للعمل في الاتجاه المعاكس - مع أخذ جزيئات الكربون الفردية وتحويلها إلى مركبات أكبر.
من خلال معالجة الحمض النووي الذي يشفر الإنزيم ، يكون الباحثون قادرين على إدخال الإنزيم المعدل في الكائنات الحية المجهرية الإشريكية القولونية ، التي تعمل كمضيفين. عندما يتم إدخال هذه الميكروبات إلى المواد الأولية C1 ، مثل الميثانول ، والفورمالديهايد ، والفورمات ، وثاني أكسيد الكربون والميثان ، تحدث عملية تحويل حيوي أيضي ، وتحول الجزيئات إلى مركبات أكثر تعقيدًا.
يمثل هذا البحث طفرة كبيرة في تحويل الكربون القائم على أساس بيولوجي ولديه القدرة على تحويل العمليات البتروكيماوية الحالية وكذلك تقليل كمية غازات الدفيئة المنبعثة في الغلاف الجوي أثناء إنتاج النفط الخام.
وقال جونزاليس "عندما يتم ضخ النفط الخام من الأرض ، يأتي مع الكثير من الغاز المصاحب". "معظم الوقت ، يتم حرق هذا الغاز من خلال إحراقه وإطلاقه في الغلاف الجوي. نرى هذا الغاز كمورد ضائع".
من خلال عملهم ، يعتقد غونزاليس أنه وفريقه صمموا طريقة لاستخدام هذا المورد الضائع بطريقة مجدية اقتصاديًا ومغرية لمصنعي النفط.
في الوقت الحالي ، تستخدم الغالبية العظمى من منشآت إنتاج النفط عملية إحراق الغاز مثل الميثان. على الرغم من أن هذه العملية مهدرة ، وفقًا لجونزاليس ، فهي أيضًا غير فعالة وتؤدي إلى إطلاق غاز الميثان الزائد غير المحترق في الجو بالإضافة إلى ثاني أكسيد الكربون الإضافي الناتج عن عملية الاحتراق.
من خلال تطبيق التقنية التي طورتها USF ، لم يتمكن منتجو النفط من إدارة تأثيرهم على البيئة بشكل أفضل فحسب ، بل يمكنهم أيضًا البدء في إنتاج مركبات كيميائية قيمة مثل الإيثيلين جليكول وحمض الجليكوليك - وهي جزيئات تستخدم في إنتاج المواد البلاستيكية ومستحضرات التجميل والبوليمرات والتنظيف حلول وأكثر من ذلك بكثير.
تقليديا ، يتم صنع لبنات البناء لهذه المنتجات باستخدام البترول. لذلك ، في حين أن استخدام طريقة التحويل الأحيائي من شأنه أن يساعد في تقليل انبعاثات غازات الدفيئة ، فإن لديها أيضًا القدرة على تقليل الاعتماد الكلي على البترول - وهي فوائد متعددة تأمل غونزاليس أن تجتذب الشركات المصنعة لاستكشاف اعتماد عمليتها.
وقال جونزاليس: "في حين أن هذه الدراسة توضح بالتفصيل العلم الشامل الذي يجعل كل هذا ممكنًا ، فإننا نعمل حاليًا مع شركاء في القطاع الخاص لمحاولة تنفيذ أسلوبنا". "من المثير أن تكون قادراً على نقل هذا المشروع من بدايته الأولية إلى التنفيذ الصناعي ونأمل أن يكون له تأثير كبير ليس فقط على الصناعة ولكن على البيئة أيضًا".
يستخدم الباحثون في جامعة جنوب فلوريدا قوة علم وظائف الأعضاء البشرية لتحويل غازات الدفيئة إلى مركبات كيميائية قابلة للاستخدام - وهي طريقة يمكن أن تساعد في تقليل الاعتماد الصناعي على البترول وتقليل انبعاثات الكربون لدينا.
تم تطوير هذه التقنية الجديدة المستندة إلى علم الأحياء ، والتي نشرت في مجلة Nature Chemical Biology ، بواسطة البروفيسور رامون جونزاليس ، عضو الدكتوراه في فريق البحث العلمي وفريقه البحثي. إنها تستخدم الإنزيم البشري ، 2-هيدروكسي أسيل أنزيم A لياز (HACL) ، لتحويل مواد محددة من الكربون واحد (C1) إلى مركبات أكثر تعقيدًا تُستخدم عادةً كبنات بناء لعدد لا نهائي من المنتجات الاستهلاكية والصناعية.
وقال جونزاليس: "في البشر ، يحط هذا الإنزيم الأحماض الدهنية المتشعبة السلسلة". "تقسم بشكل أساسي سلاسل الكربون الطويلة إلى قطع أصغر. لقد احتجناها للقيام بالعكس. لذلك ، قمنا بتصميم العملية للعمل في الاتجاه المعاكس - مع أخذ جزيئات الكربون الفردية وتحويلها إلى مركبات أكبر.
من خلال معالجة الحمض النووي الذي يشفر الإنزيم ، يكون الباحثون قادرين على إدخال الإنزيم المعدل في الكائنات الحية المجهرية الإشريكية القولونية ، التي تعمل كمضيفين. عندما يتم إدخال هذه الميكروبات إلى المواد الأولية C1 ، مثل الميثانول ، والفورمالديهايد ، والفورمات ، وثاني أكسيد الكربون والميثان ، تحدث عملية تحويل حيوي أيضي ، وتحول الجزيئات إلى مركبات أكثر تعقيدًا.
يمثل هذا البحث طفرة كبيرة في تحويل الكربون القائم على أساس بيولوجي ولديه القدرة على تحويل العمليات البتروكيماوية الحالية وكذلك تقليل كمية غازات الدفيئة المنبعثة في الغلاف الجوي أثناء إنتاج النفط الخام.
وقال جونزاليس "عندما يتم ضخ النفط الخام من الأرض ، يأتي مع الكثير من الغاز المصاحب". "معظم الوقت ، يتم حرق هذا الغاز من خلال إحراقه وإطلاقه في الغلاف الجوي. نرى هذا الغاز كمورد ضائع".
من خلال عملهم ، يعتقد غونزاليس أنه وفريقه صمموا طريقة لاستخدام هذا المورد الضائع بطريقة مجدية اقتصاديًا ومغرية لمصنعي النفط.
في الوقت الحالي ، تستخدم الغالبية العظمى من منشآت إنتاج النفط عملية إحراق الغاز مثل الميثان. على الرغم من أن هذه العملية مهدرة ، وفقًا لجونزاليس ، فهي أيضًا غير فعالة وتؤدي إلى إطلاق غاز الميثان الزائد غير المحترق في الجو بالإضافة إلى ثاني أكسيد الكربون الإضافي الناتج عن عملية الاحتراق.
من خلال تطبيق التقنية التي طورتها USF ، لم يتمكن منتجو النفط من إدارة تأثيرهم على البيئة بشكل أفضل فحسب ، بل يمكنهم أيضًا البدء في إنتاج مركبات كيميائية قيمة مثل الإيثيلين جليكول وحمض الجليكوليك - وهي جزيئات تستخدم في إنتاج المواد البلاستيكية ومستحضرات التجميل والبوليمرات والتنظيف حلول وأكثر من ذلك بكثير.
تقليديا ، يتم صنع لبنات البناء لهذه المنتجات باستخدام البترول. لذلك ، في حين أن استخدام طريقة التحويل الأحيائي من شأنه أن يساعد في تقليل انبعاثات غازات الدفيئة ، فإن لديها أيضًا القدرة على تقليل الاعتماد الكلي على البترول - وهي فوائد متعددة تأمل غونزاليس أن تجتذب الشركات المصنعة لاستكشاف اعتماد عمليتها.
وقال جونزاليس: "في حين أن هذه الدراسة توضح بالتفصيل العلم الشامل الذي يجعل كل هذا ممكنًا ، فإننا نعمل حاليًا مع شركاء في القطاع الخاص لمحاولة تنفيذ أسلوبنا". "من المثير أن تكون قادراً على نقل هذا المشروع من بدايته الأولية إلى التنفيذ الصناعي ونأمل أن يكون له تأثير كبير ليس فقط على الصناعة ولكن على البيئة أيضًا".
تعليقات
إرسال تعليق