O drojdie ajustată poate produce etanol din tulpini de porumb și din celelalte resturi ale recoltei

Când fermierii de porumb își recoltează recolta, ei lasă adesea tulpinile, frunzele și știuleții cheltuiți să putrezească pe câmp. Acum, inginerii au creat o nouă tulpină de drojdie care poate transforma aceste resturi necomestibile în etanol, un biocombustibil. Dacă procesul poate fi extins, această sursă de energie regenerabilă în mare parte neexploatată ar putea ajuta la reducerea dependenței de combustibilii fosili.

Eforturile anterioare de a transforma acest material fibros, numit stover de porumb, în ​​combustibil au avut un succes limitat. Înainte ca drojdiile să-și poată face treaba, aragazul de porumb trebuie defalcat, dar acest proces generează adesea produse secundare care ucid drojdiile. Dar, modificând o genă din drojdia de brutărie obișnuită, cercetătorii au creat o tulpină care poate dezamorsa acele produse secundare mortale și poate continua cu treaba de a transforma zahărul în etanol.

Noua drojdie a reușit să producă peste 100 de grame de etanol pentru fiecare litru de aragaz de porumb tratat, o eficiență comparabilă cu procesul standard care folosește boabe de porumb pentru a produce biocombustibil, au raportat cercetătorii pe 25 iunie. Progresele științei.

„Au produs o drojdie mai rezistentă”, spune Venkatesh Balan, un inginer chimist la Universitatea din Houston, care nu a fost implicat în cercetare. Noua tulpină poate aduce beneficii producătorilor de biocombustibili care încearcă să exploateze materiale precum aragazul de porumb, spune el.

În Statele Unite, cea mai mare parte a etanolului este obținut din porumb, cea mai mare recoltă a țării, și este amestecat în cea mai mare parte a benzinei vândute la benzinării. Etanolul de porumb este o sursă de energie regenerabilă, dar are limitări. Deturnarea porumbului pentru a produce etanol poate diminua aprovizionarea cu alimente, iar extinderea terenurilor cultivate doar pentru a planta porumb pentru biocombustibil curăță habitatele naturale (SN: 21/12/20). Transformarea porumbului necomestibil în etanol ar putea crește aprovizionarea cu biocombustibil fără a fi nevoie să plantați mai multe culturi.

„Porumbul nu poate înlocui cu adevărat petrolul ca materie primă pentru combustibili”, spune inginerul metabolic Felix Lam de la MIT. „Dar avem o alternativă.”

Lam și colegii au început cu Saccharomyces cerevisiae, sau drojdie comună de brutărie. La fel ca brutarii și producătorii de bere, producătorii de biocombustibili folosesc deja drojdia: poate transforma zaharurile din boabele de porumb în etanol (SN: 19/09/17).

Dar, spre deosebire de boabele de porumb cu zaharuri ușor de accesat, aragazul de porumb conține zaharuri legate în lignoceluloză, un compus vegetal pe care drojdia nu îl poate descompune. Aplicarea acizilor duri poate elibera aceste zaharuri, dar procesul generează subproduse toxice numite aldehide care pot ucide drojdiile.

Dar echipa lui Lam a avut o idee – să transforme aldehidele în ceva tolerabil pentru drojdie. Cercetătorii știau deja că, prin ajustarea chimiei mediului de creștere a drojdiei, ar putea îmbunătăți toleranța acesteia la alcool, care este și dăunător la concentrații mari. Având în vedere acest lucru, Lam și colegii s-au concentrat pe o genă de drojdie numită GRE2, care ajută la transformarea aldehidelor în alcool. Echipa a generat aleatoriu aproximativ 20.000 de variante de drojdie, fiecare cu o versiune diferită, modificată genetic. GRE2. Apoi, cercetătorii au plasat hoarda de variante într-un balon care conținea și aldehide toxice pentru a vedea ce drojdii vor supraviețui.

Mai multe variante au supraviețuit mănușii, dar una a dominat. Cu această versiune testată în luptă a GRE2, cercetătorii au descoperit că drojdia de brutărie modificată ar putea produce etanol din aragazul de porumb tratat aproape la fel de eficient ca din boabele de porumb. În plus, drojdia ar putea genera etanol din alte materiale lemnoase, inclusiv paie de grâu și iarbă (SN: 1/14/14). „Avem o singură tulpină care poate realiza toate acestea”, spune Lam.

Această tulpină rezolvă o provocare cheie în fermentarea etanolului din materiale fibroase, cum ar fi aragazul de porumb, spune Balan. Dar „există mult mai multe îmbunătățiri care vor trebui să se întâmple pentru a face această tehnologie viabilă din punct de vedere comercial”, adaugă el, cum ar fi provocările logistice în recoltarea, transportul și depozitarea unor volume mari de aragaz de porumb.

„Există atât de multe părți mobile ale acestei probleme”, recunoaște Lam. Dar el crede că descoperirile echipei sale ar putea ajuta la lansarea unei „conducte regenerabile” care exploatează surse de combustibil durabile și subutilizate. Viziunea, spune el, este de a contesta domnia combustibililor fosili.