Tim Univerziteta u Edinburgu pokazao je da mrvice hleba mogu poslužiti kao organski supstrat za E. coli, a u kombinaciji sa biokompatibilnim katalizatorom bakterije proizvode vodonik efikasnije od klasičnih metoda. Metod omogućava hidrogenaciju u živim ćelijama i ima primene u sintezi polimera i preradi biljnih ulja. Procena životnog ciklusa ukazuje na značajno smanjenje emisija, pa čak i mogućnost ugljenično-negativnih ishoda.
Mrvice hleba pretvaraju se u vodonik: Otkriće iz Edinburga koje može promeniti industriju
Uh, Scientists Are Turning Bread into FuelPM Images - Getty Images
Naučnici iz Wallace Lab na Univerzitetu u Edinburgu razvili su inovativnu metodu koja koristi mrvice hleba i E. coli bakterije za proizvodnju vodonika pogodnog za hemijsku hidrogenaciju. Ovaj pristup kombinuje žive mikroorganizme i biokompatibilne katalizatore i mogao bi značajno smanjiti emisije ugljen-dioksida u industrijskim procesima.
Kako funkcioniše proces
Anaerobne Escherichia coli, kada dobiju organsku hranu i odgovarajući katalizator, mogu proizvoditi vodonik kako bi podržale svoje metaboličke potrebe. Istraživači su koristili prirodne (nemodifikovane) sojeve E. coli koji su predisponirani za veću proizvodnju vodonika. Eksperiment je tekao tako što su kulture prvo rastli u aerobnim uslovima uz malu količinu glukoze; u sredini faze rasta dodate su mrvice hleba i biokompatibilan katalizator, nakon čega su uvedeni anaerobni uslovi i ponovna inkubacija.
Sojevi koje je izabrao Wallace tim su nadmašili ranije korišćene, a dodatno genetsko usmeravanje metabolizma bakterija dovelo je do povećane proizvodnje vodonika.
Moguće primene i uticaj na klimu
Hidrogenacija je ključna u proizvodnji plastike, farmaceutike, kozmetike i u preradi biljnih ulja (npr. pretvaranje tečnih ulja u stabilnije masti). Tradicionalne metode često koriste fosilne izvore vodonika i imaju veliki ugljenični otisak. Autori rada u časopisu Nature Chemistry navode da hibridni chemo‑mikrobni sistemi koji koriste otpadne sirovine, poput hleba, mogu nadmašiti elektrolitičku hidrogenaciju i postići ugljenično-negativne ishode.
"Hibridni chemo-mikrobni sistemi koji koriste otpadne sirovine mogu nadmašiti elektrolitičku hidrogenaciju i postići ugljenično-negativne ishode," napisao je Stephen Wallace u radu objavljenom u Nature Chemistry.
Procene životnog ciklusa u radu pokazuju da upotreba otpadnog hleba umesto proizvodnje novog hranljivog supstrata, zajedno sa biosintetisanim katalizatorima, značajno smanjuje emisije stakleničkih gasova. To ukazuje na potencijal za primenu u industrijskim postrojenjima koja žele da smanje ugljenični otisak.
Ograničenja i naredni koraci
Iako su rezultati obećavajući, metod je još u ranoj fazi istraživanja. Potrebne su dodatne studije za skaliranje procesa, sigurnosnu evaluaciju upotrebe živih ćelija u industrijskoj proizvodnji i optimizaciju katalizatora za različite hemijske reakcije. Ipak, pristup otvara put za održivije izvore vodonika i novu klasu biokompatibilne hemije u živim ćelijama.
Zaključak: Pretvaranje organskog otpada, poput mrvica hleba, u efikasan izvor vodonika predstavlja praktičan i klimatski prihvatljiv pravac istraživanja koji bi mogao imati širu industrijsku primenu ako se reše izazovi skaliranja i bezbednosti.
Pomozite nam da budemo bolji.
