انتج العلماء وقودا متجددا للطائرات من بكتيريا التربة الشائعة

انتج العلماء وقودا متجددا للطائرات من بكتيريا التربة الشائعة

البكتيريا العقدية.

أخيرا ، بديل جيد لوقود الطائرات.

نجح فريق من الباحثين في مختبر لورانس بيركلي الوطني مؤخرا في حصاد وقود نفاث بديل من أنواع بكتيريا التربة الشائعة الانتشار والتي تنتمي إلى جنس العقدية. 

في عام 1999 ، نشر معهد البترول الأمريكي (APA) تقريرا يشير إلى أن احتياطيات النفط على الأرض يمكن أن تجف في أي وقت بين عامي 2062 و 2094 . في المقابل ،  تتنبأ دراسة أجريت عام 2019 من قبل تحالف الألفية من أجل الإنسانية والمحيط الحيوي (MAHB) بجامعة ستانفورد بأن العالم  سينفد من النفط في وقت أقرب بكثير ، أي في عام 2054. تخيل عالما لا تطير فيه الطائرات ، ولا تحمي الطائرات. الحدود الوطنية ، والبضائع لا تشحن ، والصواريخ لا يمكن أن تغادر الأرض لأنه لا يوجد نفط. 

نظرا لأن صناعات الطيران والشحن والفضاء العالمية تعمل على النفط ، فقد يؤدي نضوبها إلى حدوث فوضى في جميع أنحاء العالم. ننسى النضوب. يتسبب نقص النفط بالفعل في زيادة غير مسبوقة في أسعار الوقود في  جميع أنحاء العالم. في الآونة الأخيرة ، تجاوزت أسعار الغاز في مختلف الولايات الأمريكية علامة 5 دولارات للغالون ، وهو أعلى مستوى  جديد على الإطلاق .

هذا هو السبب في أن العديد من الصناعات والعلماء يبحثون باستمرار عن مصادر الطاقة المتجددة التي يمكن أن تكون بمثابة بدائل للوقود الأحفوري ، وخاصة النفط (لأنه من المحتمل أن ينتهي قبل كل شيء). من الخطوات المهمة التي تم اتخاذها في هذا الاتجاه الإنتاج الذي تحركه البكتيريا لوقود الطائرات المتجدد بواسطة العلماء في مختبر لورانس. 

كيف أنتج العلماء وقود الطائرات من العقدية؟

عندما يتم حرق الوقود الأحفوري مثل كيروسين الطيران (الوقود المستخدم في الطائرات النفاثة والطائرات) أو البنزين أو الديزل ، يتم إنتاج الطاقة بكميات كبيرة ، وهذه الطاقة تزود محرك السيارة بالطاقة. إحدى المشاكل العديدة المتعلقة بالوقود الأحفوري هي أن تكوينه تحت سطح الأرض يستغرق ملايين السنين . كان فريق البحث في Berkley يحاول إنشاء وقود لا يضطرون إلى انتظاره لملايين السنين حتى يتشكل مرة أخرى.  

تشكل البكتيريا العقدية جزيئات الوقود.

في ذلك الوقت ، اتصل جاي كيسلينج ، أستاذ الهندسة الكيميائية بجامعة كاليفورنيا ، بالباحث بابلو كروز موراليس (المؤلف الرئيسي للدراسة وعالم المشروع في مختبر لورانس) وسأله عما إذا كان بإمكانه هو وفريقه إنتاج جزيء اسمه جوساميسين. كان بابلو قد عمل سابقا مع بكتيريا الستربتوميسيس ، لذلك علم أن الجاوساميسين هو جزيء ينتج بشكل طبيعي بسبب التفاعلات الأيضية في جسم بكتيريا الستربتوميسيس.   

أخبر كيسلينج بابلو أن الجزيء لديه القدرة على إطلاق كميات هائلة من الطاقة ، و "ستكون فكرة قابلة للانفجار". بالاستماع إلى هذا ، بدأ بابلو وفريقه العمل على الفكرة. قاموا بتصميم بكتيريا Streptomyces coelicolor في مرق مزرعة بالسكريات والأملاح وبعض الأحماض الأمينية. بعد ذلك ، حصدوا البكتيريا ، وكسروها ، وفصلوا الأجزاء الزيتية (التي تحتوي على جزيئات مشابهة لجوساميسين) المنتجة في أجسامهم. أخيرا ، قرروا تقطير الزيوت وأصبح نوع جديد من الوقود الحيوي جاهزا.

قام بابلو وزملاؤه بتوليف الجزيئات التي صنعت في المختبر والتي تعمل بشكل مشابه لجوزاميسين. عندما سئل بابلو عن مزايا وعيوب وقودهم الحيوي على الوقود التقليدي ، قال لـ IE ، " يمكن تصنيع وقودنا باستخدام عمليات متجددة ، في حين أن الوقود التقليدي مشتق من البترول. يمكن لشركات الملوثات العضوية الثابتة (لنا) تخزين المزيد من الطاقة أيضا حتى تكون أكثر كفاءة إذا تم إنتاجها على نطاق واسع. "

وأضاف: "العيب هو أننا ما زلنا بحاجة إلى تطوير طريقة إنتاج على نطاق واسع تكون مجدية اقتصاديا ، ومن الصعب التنافس مع الوقود الأحفوري لأنه مدعوم ، والاقتصاد العالمي مبني حوله. لكن هذا سيتغير ، مناخ كوكبنا يتغير ونحن بحاجة إلى التوقف عن استخدام الوقود الأحفوري لإبطاء هذه العملية ".

الكيمياء القوية للوقود

Jawsamycin الطبيعي هو جزيء يتم إنتاجه في جسم الستربتوميسيس عندما تتغذى البكتيريا على السكر أو الأحماض الأمينية ثم تحولها إلى جزيئات مصنوعة من حلقات البروبان الحلقي (حلقات كربون ثلاثية الشكل) أثناء الهضم. وفقا للباحثين ، فإن عملية تكوين الجوساميسين تشبه طريقة تكوين الدهون في جسم الإنسان. ومع ذلك ، فإن حلقات البروبان الحلقي عالية الطاقة هي التي تصنع الفرق.  

يمكن للوقود الحيوي الناتج عن البكتيريا المتسلسلة أن يعمل على إطلاق الصواريخ في المستقبل.

تتكون الدهون نتيجة تراكم الجلوكوز المفرط (جزيء من ستة كربون) في الجسم مثل الجليكوجين. بالمقارنة مع ستة جزيئات كربون ، تتطلب جزيئات الكربون ثلاثية الشكل مزيدا من الطاقة لتكوينها. شرح بابلو هذا أكثر ، "إذا كان لديك روابط بزاوية طبيعية ، سلسلة مفتوحة من الكربون ، يمكن أن تكون الكربون مرنة وستشعر بالراحة. لنفترض أنك جعلت منهم حلقة من ستة ذرات كربون - لا يزال بإمكانهم التحرك والرقص قليلا. لكن شكل المثلث يجعل الروابط تنحني ، وهذا التوتر يتطلب طاقة لتكوينه ".

يتم تسهيل بناء جزيئات Jawsamycin و Fuelimycin بواسطة إنزيم يسمى مركبات البوليكيتيد. مركبات البوليكيتايد المركب عبارة عن معقدات إنزيمية متعددة تشبه تركيبات الأحماض الدهنية التي تنتج مركبات زيتية في أجسام البشر والعديد من الكائنات الحية الأخرى. خلال دراستهم ، أدرك الباحثون أن عمل إنزيم بوليكيتيد سينثاس يشكل حلقة سيكلوبروبان عالية الطاقة.

إنهم يعتقدون أن وقودهم الحيوي يمكن أن يشغل الطائرات النفاثة والطائرات وحتى وقود الصواريخ  في المستقبل ، ولكن لجعل هذا ممكنا ، هناك حاجة إلى مزيد من البحث. عندما سئل بابلو عن خططهم المستقبلية المتعلقة بدراستهم للوقود الحيوي ، قال: "تتمثل الخطوات التالية في جعل البكتيريا تنتج المزيد من هذا المنتج وتعديل المنتج بشكل أكبر بحيث يمكن استخدامه في نطاق أوسع من التطبيقات مثل الشحن ، الصواريخ والطيران. "