به گزارش روز یکشنبه گروه دانشگاه و آموزش ایرنا از خبرگزاری یونایتدپرس، رویکرد این محققان شامل روشی است که برای بهبود تحمل سلول‌های مخمر در برابر طیف وسیعی از الکل ها طراحی شده است. وجود الکل در مقادیر زیاد برای مخمر سمی است، این میکروب ها بیشتر برای تولید سوخت های زیستی مانند اتانول استفاده می شود.
محققان گفتند: با استفاده از ترکیبات خاصی که غشای مخمر را تقویت می کنند، این میکروب ها توانستند مدت زمان بسیار بیشتری را در غلظت های بالای اتانول زنده بمانند.
آنها با استفاده از این روش توانستند تولید سوخت سنتی اتانول حاصل از یک گونه مخمر با عملکرد بالا را به حدود ۸۰ درصد تقویت کنند.
گروگوری استفانوپولوس استاد مهندسی شیمی و تحقیقات زیست پزشکی دانشگاه «ام.آی.تی» در شهر کمبریج ایالت ماساچوست آمریکا گفت: اکنون یک ماژول تحمل در اختیار داریم که می تواند تقریباً در هر نوع مسیر تولید مورد استفاده قرار گیرد.
وی که در نوشتن این مطالعه همکاری کرده است، افزود: هدف ما در این پژوهش گسترش این فناوری به موجودات دیگری است که برای تولید این سوخت های سنگین مانند روغن، گازوئیل و سوخت جت مناسب تر هستند.
تحقیقات نشان می دهد که افزایش تولید سوخت های زیستی مانند اتانول ممکن است به کاهش مصرف جهانی سوخت های فسیلی کمک کند.
با این حال، طبق گفته استفانوپولوس و همکارانش ، تولید اتانول تا حد زیادی به دلیل وابستگی به ذرت محدود است؛ ذرت به مقدار کافی برای تأمین نیازهای سوختی در آمریکا پرورش نمی یابد.
محققان یادآور شدند: در حال حاضر حدود ۴۰ درصد ذرت برداشت شده در سطح ملی به اتانول تبدیل می شود و ذرت برای رشد به مقدار زیادی آب و کود نیاز دارد. برای همین منظور مواد گیاهی به نام «بیومای سلولزی» از جمله انواع مختلف کاه و قسمت هایی از گیاه ذرت که بطور معمول استفاده نمی شوند، یک جایگزین احتمالی در نظر گرفته می شوند با توجه به اینکه سالانه بیش از یک میلیارد تن از مواد گیاهی تولید می شود.
طبق برآوردهای وزارت انرژی آمریکا، این مقدار برای جایگزینی ۵۰ درصد نفت مورد استفاده در سطح ملی کافی خواهد بود.
محققان برای این مطالعه، مخمر را مهندسی کردند تا بتوانند آلدهیدهای (اسیدهای آلی) محصولات جانبی سلولزی را به الکل تبدیل کنند؛ این کار به آنها اجازه می دهد از استراتژی تحمل الکل که قبلاً تدوین کرده بودند ، استفاده کنند.
آنها سپس چند آنزیم طبیعی را که این واکنش را انجام می دهند، از چند گونه مخمر آزمایش کردند و یکی از بهترین مخمرها را با استفاده از تکامل مستقیم برای بهبود بیشتر آن شناسایی کردند. تکامل مستقیم فرایندی است که برای تقلید از انتخاب طبیعی به منظور هدایت پروتئین ها یا اسیدهای نوکلئیک به سمت یک هدف تعریف شده توسط کاربر، طراحی شده است.
اگرچه مخمرها در تولید اتانول از مواد سمی سلولزی بسیار کارآمد نیستند اما این گونه جدید که شامل آنزیم و نیز ماده افزودنی ضد الکل بود ، تولید اتانول خود را به سطوح مطابق با اتانول ذرت سنتی افزایش داد.
محققان همچنین نشان دادند که آنها می توانند با پنج نوع نوع مختلف ماده اولیه سلولزی از جمله گیاهان چمن زراعی ، کاه گندم و ذرت ، ساقه یا برگ و پوسته های باقی مانده پس از برداشت ذرت ، به تولید بالایی از اتانول دست یابند.
یافته های این مطالعه در مجله Science Advances منتشر شده است.