Redukcja celulozy o 36% przez blokowanie genu ważnego enzymu, analiza enzymów rozkładających ten materiał u 950 gatunków grzybów, modelowanie energetyki tego typu enzymów na 10-petaflopowym komputerze. Newsy z ostatniego tygodnia na biofuelowym froncie.
Dziś ten temat jest już dość powszechnie znany: celuloza jest trudnym do (np. finansowego) przecenienia elementem technologii, rynków, polityk, badań itd. biopaliwowych (ale nie tylko – np. z ostatnich dni info o nano-cellulozie do filtrów [źródło]). Jest jej dużo w roślinach – gdyż pełni tam funkcje szkieletu. Nie jest kluczowym surowcem pokarmowym (choć jest ważnym regulatorem, jako komponent błonnikowy) – zatem cele paliwowe nie przeczą żywieniowym. Nie jest łatwa (tak, by tanio i dużo) do przerabiania na biopaliwa. A jest obecna także w roślinach typowo biopaliwowych (nie odpady z produkcji żywności).
Dlatego od kilku lat, kilka razy na miesiąc, coś nowego czytamy na temat celulozy, w doniesieniach naukowych i technologicznych. W ostatnim tygodniu, pojawiły się poniższe ważniejsze newsy.
Nietypowe eksperymenty, osobliwe zjawiska
Międzynarodowy zespół naukowców zidentyfikował ważny enzym biorący udział w biosyntezie celulozy u modelowej rośliny: Rzodkiewnika pospolitego (Arabidopsis thaliana). Enzym, w języku publikacji raportującej, nazywa się caffeoyl shikimate esterase (CSE) (czyli specyficzna esteraza). Zablokowanie tego genu spowodowało zmniejszenie się ilości celulozy o 36% w porównawczych próbkach materiału. Dodatkowo, pozostała celuloza miała zmienioną strukturę. Razem, prowadziło to do czterokrotnie wydajniejszej bezpośredniej konwersji celulozy do glukozy, w porównaniu do nieinżynierowanych roślin (z 18% do 78%). To jest coś – w perspektywie rynkowej. Jednak, za innymi komentarzami w sieci, możemy od razu zapytać: czy już coś wiadomo, jakich innych sposobów hodowli będą wymagać takie rośliny, bo przecież raczej nie będą rozrastać się i stać w typowy sposób?
Z kolei, europejski portal innowacji CORDIS donosi o postępach fundowanego z funduszów UE projektu skanowania enzymatyki grzybów, które potrafią rozkładać celulozę. Przebadano „biblioteki” genetyczne około 950 gatunków, połączono to z analizą meta-genomową, wytypowano najbardziej obiecujące enzymy, zinżynierowano bakterie by je produkowały, a teraz będzie się je testować. Zaangażowani naukowcy już mówią, że już uzyskali sporo rezultatów o strategicznym (czyli potencjalnie rynkowym) znaczeniu.
Tymczasem w Argonne Leadership Computing Facility (USA), podchodzi się do problemu na poziomie fizyko-chemicznym, czyli bardziej podstawowym. O ileż bowiem bardziej wprost można wyznaczyć technologię enzymatycznego rozbijania celulozy, jeśli zmodeluje się fizykę zachowania molekuł z jakimś uwzględnieniem poziomu sub-molekularnego (do kwantów jeszcze nie da się obliczeniowo zejść w modelowaniu wielo-obiektowych systemów). Zespół prowadzący badania otrzymał w grancie 70 milionów (czy chodzi o równoległe sub-jednostki?) roboczo-godzin maszyny MIRA – superkomputera o mocy 10-ciu petaflopów. Modelowane będą różne enzymy znane z bakterii i grzybów, m.in. pod względem dynamiki energii wiązań chemicznych, w procesach rozkładania celulozy. Wg doniesienia prasowego, prowadzący badania już mają podstawy teorii, która opisze m.in. moc procesowania celulozy w różnych enzymach, w relacji do pewnych cech strukturalnych i energetycznych. [Błysk swobodnego science-fiction w tym kontekście: z komputerem kwantowym będzie można porozmawiać, jaką roślinę lub bakterię lub owada by się chciało mieć, a on w pięć sekund policzy genetykę, i w godzinę wydrukuje, albo w tydzień – jeśli zechcemy polatać na smoku 🙂 ]
Tak więc, w odniesieniu do tych i innych doniesień, można się spodziewać rychłych postępów w dziedzinie energetyki źródeł odnawialnych, w poddziedzinie „biofuelowania” celulozy.
źródło ; źródło ; źródło ; na grafice mikro-fotografia celulozy w papierze do druku oraz schemat włókien. [źródło]
