باکتری‌های مهندسی‌ شده دی‌اکسید کربن جذب شده را به مواد شیمیایی با ارزش برای سوخت، پارچه و لوازم آرایشی تبدیل می‌کنند

منتشر شده در scitechdaily به تاریخ ۲۱ فوریه، ۲۰۲۲
لینک منبع: Engineered Bacteria Convert Captured Carbon Dioxide Into Valuable Chemicals for Fuels, Fabric, and Cosmetics

چرخه آلودگی باکتریایی زباله کربن به مواد شیمیایی ارزشمند

باکتری‌ها به خاطر شکستن لاکتوز برای تولید ماست و شکر برای تولید آبجو مشهور هستند. اکنون محققان به رهبری دانشگاه نورث‌وسترن و لنزاتک، باکتری‌ها را برای تجزیه دی‌اکسید کربن زائد (CO2)برای تولید مواد شیمیایی با ارزش صنعتی مهار کرده‌اند.

در یک مطالعه آزمایشی جدید، محققان یک سویه باکتری را انتخاب، مهندسی و بهینه‌سازی کردند و سپس با موفقیت توانایی آن برای تبدیل CO2 به استون و ایزوپروپانول (IPA) را نشان دادند.

این فرآیند جدید تخمیر گاز نه‌تنها گازهای گلخانه‌ای را از اتمسفر حذف می‌کند، بلکه از استفاده از سوخت‌های فسیلی که معمولا برای تولید استون و IPA مورد نیاز هستند نیز جلوگیری می‌کند. پس از انجام تجزیه‌وتحلیل چرخه عمر، این تیم متوجه شد که بستر کربن-منفی می‌تواند انتشار گازهای گلخانه‌ای را در مقایسه با فرآیندهای مرسوم، اگر به‌طور گسترده اتخاذ شود، تا ۱۶۰٪ کاهش دهد.

این مطالعه امروز (۲۱ فوریه ۲۰۲۲) در مجله Nature بیوتکنولوژی منتشر خواهد شد.

مایکل جوت، یکی از نویسندگان ارشد این مطالعه در نورث‌وسترن، گفت: « تسریع بحران آب‌وهوا، همراه با رشد سریع جمعیت، برخی از مهم‌ترین چالش‌ها برای بشریت را مطرح می‌کند که همگی به انتشار و تجمع بدون وقفه دی‌اکسید کربن در سراسر بیوسفر مرتبط هستند.» «با بهره‌برداری از ظرفیت خود برای همکاری با زیست‌شناسی برای ایجاد آنچه مورد نیاز است، اینکه کجا و چه زمانی مورد نیاز است، به‌صورت پایدار و تجدیدپذیر، می‌توانیم از گاز CO2 موجود برای تبدیل اقتصاد زیستی استفاده کنیم.»

جوت استاد مهندسی شیمی و زیست‌شناسی والتر پی. مورفی در دانشکده مهندسی مک‌کورمیک نورث‌وسترن و مدیر مرکز زیست‌شناسی مصنوعی است. او این مطالعه را با مایکل کپیک و چینگ لانگ، که هر دو محقق لنزاتک هستند، رهبری کرد.

حجم صنعتی لازم و مواد شیمیایی پلت‌فرم، استون و IPA تقریبا در همه جا یافت می‌شوند و مجموع بازار جهانی به ۱۰ میلیارد دلار می‌رسد. ایزوپروپانول (IPA) که به‌طور گسترده به‌عنوان ضدعفونی‌کننده مورد استفاده قرار می‌گیرد، اساس یکی از دو فرمول ضدعفونی‌کننده توصیه‌شده توسط سازمان بهداشت جهانی است که در کشتن ویروس SARS-CoV-۲ بسیار موثر است. و استون حلال بسیاری از پلاستیک‌ها و الیاف مصنوعی، رزین پلی‌استر نازک، ابزارهای تمیز کردن و پاک‌کننده لاک ناخن است.

در حالی که این مواد شیمیایی به‌طور باور نکردنی مفید هستند، از منابع فسیلی تولید می‌شوند که منجر به انتشار دی‌اکسید کربن در آب‌وهوا می‌شوند.

برای تولید این مواد شیمیایی با پایداری بیشتر، محققان یک فرآیند جدید تخمیر گاز را توسعه دادند. آن‌ها کار خود را با یک باکتری بی‌هوازی که در لنزاتک طراحی شده‌بود، آغاز کردند. سپس محققان از ابزارهای زیست‌شناسی مصنوعی برای برنامه‌ریزی مجدد باکتری برای تخمیر CO2 برای ساخت استون و IPA استفاده کردند.

جوت گفت: «این نوآوری‌ها، به رهبری استراتژی‌های بدون سلول که هم مهندسی کرنش و هم بهینه‌سازی آنزیم‌های مسیر را هدایت می‌کرد، زمان تولید را تا بیش از یک سال تسریع کرد.»

تیم‌های نورث‌وسترن و لنزاتک بر این باورند که سویه‌های توسعه‌یافته و فرآیند تخمیر به مقیاس صنعتی تبدیل خواهند شد. این رویکرد همچنین می‌تواند به‌طور بالقوه برای ایجاد فرآیندهای ساده برای تولید مواد شیمیایی ارزشمند دیگر به کار رود.

جنیفر هلمگرن، مدیر عامل لنزاتک گفت: «این کشف گامی بزرگ در جهت جلوگیری از فاجعه آب‌وهوایی است.» امروزه، بیشتر مواد شیمیایی کالای ما منحصرا از منابع فسیلی جدید مانند نفت، گاز طبیعی یا زغال‌سنگ به دست می‌آیند. استون و IPA دو نمونه از ترکیب بازار جهانی ۱۰ میلیارد دلاری هستند. مسیرهای استون و IPA توسعه‌یافته، توسعه دیگر محصولات جدید را با بستن چرخه کربن برای استفاده در صنایع متعدد تسریع خواهند کرد.

این متن با استفاده از ربات ‌ترجمه مقالات علمی ترجمه شده و به صورت محدود مورد بازبینی انسانی قرار گرفته است.در نتیجه می‌تواند دارای برخی اشکالات ترجمه باشد.

مقالات لینک‌شده در این متن می‌توانند به صورت رایگان با استفاده از مقاله‌خوان ترجمیار به فارسی مطالعه شوند.