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Raketentreibstoff aus Pflanzen herzustellen ist keine Raketenwissenschaft. Es ist jedoch ein bekanntermaßen ineffizienter, mehrstufiger Prozess, der es schwierig gemacht hat, auf das für den Wettbewerb mit fossilen Brennstoffen erforderliche Maß zu skalieren. Aber Forscher des Berkeley Lab der US-Energiebehörde denken, dass sie herausgefunden haben, wie sie es mit gentechnisch veränderten Bakterien in einem Zug zubereiten können.
In einem heute in der Zeitschrift veröffentlichten Artikel Grüne Chemie Sie bieten ihr One-Pot-Rezept an, das ihrer Meinung nach „ein entscheidender Schritt ist, um Biokraftstoffe zu einem wettbewerbsfähigen Konkurrenten für fossile Brennstoffe zu machen, weil es den Produktionsprozess rationalisiert.“ Hier sind diese Zutaten:
Pflanzenmaterial
Flüssiges Salz
Mutant E. coli
Einfach, richtig? Mit ihrem neu entdeckten Bakterienstamm, schreiben sie, können Sie die Zutaten in einen metaphorischen Crockpot werfen und unbeaufsichtigt schmoren lassen. Dies ist eine enorme Leistung in der Biokraftstoffindustrie, da sie all die teuren, arbeitsintensiven Schritte umgeht, die die Produktion in der Vergangenheit behinderten.
Und so funktioniert es: Was wir von Pflanzen wirklich wollen, sind ihre kohlenstoffhaltigen Zucker, aber ihre zähen Strukturkomponenten und sehnigen Verbindungen wie Cellulose und Lignin lassen sich schwer abbauen. Um den Kohlenstoff in diesen Molekülen zu erhalten, behandeln Wissenschaftler Pflanzenmaterial mit flüssigen Salzen, die den Pflanzen helfen, ihren Zucker in einem Schritt, der Verzuckerung genannt wird, freizusetzen. Dann fügen sie der Mischung Bakterien hinzu, die Zucker in Biokraftstoff (meist Ethanol) umwandeln, ähnlich wie Traubensaft in Wein verwandelt.
Es gibt nur ein Problem: Die meisten Bakterien können nicht mit den flüssigen Salzen umgehen, daher muss jeder Schritt des Verfahrens separat durchgeführt werden. Es ist ein ineffizienter Prozess, aber die flüssigen Salze sind zu effektiv, um sie zu eliminieren. Verglichen mit den Enzymen, die früher ihre Arbeit verrichteten, sind die Salze unglaublich stark.
Der einzige Weg, den Prozess zu rationalisieren, bestand darin, härtere, salztolerantere Bakterien zu finden. Und genau das haben die Forscher getan.
Aufbauend auf früheren Studien bauten sie genetisch einen E. coli-Stamm auf, der eine Genmutation enthielt, die ihn sehr tolerant gegenüber Salzen macht. Als sie diesen E. coli in einem Jet-Fuel-Rezept mit vorbehandeltem Süßgras testeten, fanden sie heraus, dass ihre neuen Bakterien die Salzbehandlung überlebten und gelang es, Biokraftstoff in einem einzigen Schritt herzustellen.
Sie hoffen, dass die Entdeckung es ermöglichen wird, jede erneuerbare Kohlenstoffquelle in Kraftstoff umzuwandeln.
"In der Lage zu sein, alles an einem Punkt zusammenzubauen, wegzugehen, zurückzukommen und dann Kraftstoff zu holen, ist ein notwendiger Schritt auf dem Weg zu einer Biokraftstoffökonomie", sagt der leitende Ermittler der Studie, Aindrila Mukhopadhyay, Ph.D. "Diese Studie bringt uns diesem Mondschuss einen Schritt näher."
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