Zientzialariek teknologia berri bat erakutsi dute, zeinetan bioingeniaritza duten bakterioek produktu kimiko/polimero errentagarriak egin ditzaketen berriztagarrietatik. landare iturri
lignina Lehorreko landare guztien horma zelularraren osagaia den materiala da. Bigarren polimero natural ugariena da zelulosaren ondoren. Material hau karbohidratoz osaturik ez dagoen landareetan aurkitzen den polimero bakarra da (azukre) monomeroak. Lignozelulosa biopolimeroek forma, egonkortasuna, indarra eta zurruntasuna ematen dizkie landareei. Lignozelulosa biopolimeroek hiru osagai nagusi dituzte: zelulosa eta hemizelulosa egitura bat osatzen dute, non lignina konektore moduko gisa sartzen den, horrela zelula-horma sendotuz. Zelula horma lignifikatzeak landareak haizeari eta izurriteei erresistenteak egiten dizkie eta usteltzen laguntzen die. Lignina energia-baliabide berriztagarri zabala baina oso gutxi erabilia da. Lignina lignozelulosaren biomasaren ehuneko 30a ordezkatzen duena ustiatu gabeko altxor bat da, ikuspuntu kimikotik behintzat. Industria kimikoa karbono-konposatuen menpe dago gehienbat produktu desberdinak sortzeko, hala nola pintura, zuntz artifizialak, ongarriak eta garrantzitsuena plastikoa. Industria honek baliabide berriztagarri batzuk erabiltzen ditu, hala nola landare-olioa, almidoia, zelulosa eta abar, baina honek konposatu guztien ehuneko 13 baino ez du hartzen.
Lignina, produktuak egiteko petrolioaren alternatiba itxaropentsua
Izan ere, lignina da konposatu aromatiko ugari dituen lurreko berriztagarrien iturri bakarra eta bakarra. Hau garrantzitsua da konposatu aromatikoak orokorrean petrolio iturri ez-berriztagarritik ateratzen direlako eta gero ekoizteko erabiltzen direlako. plastikoak, margoak eta abar. Beraz, ligninaren potentziala oso handia da. Erregai fosil berriztaezina den petrolioarekin alderatuta, lignozelulosak zura, lastoa edo Miscanthus iturri berriztagarriak direnak. Lignina soroetan eta basoetan hazi daiteke eta, oro har, klimarekiko neutroak dira. Lignozelulosak petrolioaren alternatiba seriotzat hartzen ari dira azken hamarkadetan. Petrolioak industria kimikoa bultzatzen du gaur egun. Petrolioa oinarrizko produktu kimiko askoren lehengaia da, gero produktu erabilgarriak egiteko erabiltzen direnak. Baina petrolioa iturri ez-berriztagarria da eta gutxitzen ari da, beraz, iturri berriztagarriak aurkitzeko arreta jarri behar da. Horrek lignina ekartzen du irudian, oso alternatiba itxaropentsua dela dirudi.
Lignina energia handikoa da, baina energia hori berreskuratzea zaila da eta prozesu garestia da eta, beraz, azken emaitza gisa sortutako bioerregaia ere, oro har, kostu handia da eta ezin du ekonomikoki ordezkatu gaur egun erabiltzen den "garraio-energia". Planteamendu asko ikertu dira lignina hausteko eta produktu kimiko baliotsuetan bihurtzeko modu eraginkorrak garatzeko. Hala ere, hainbat mugak lignina bezalako ukipen-landarearen materia bihurtzea mugatu dute energia-iturri alternatibo gisa erabiltzera edo errentagarriagoa izan dadin saiatu. Azken ikerketa batek bakterioak (E. Coli) arrakastaz diseinatu ditu biokonbertsio-zelulen fabrika eraginkor eta produktibo gisa jarduteko. Bakterioak oso azkar hazten eta ugaritzen dira eta prozesu industrial gogorrak jasateko gai dira. Informazio hori naturalki eskuragarri dauden lignina degradatzaileen ulermenarekin konbinatu zen. Lana aldizkarian argitaratu zen Estatu Batuetako Zientzia Akademia Nazionalaren aktak.
Sandia National Laboratories-eko Seema Singh doktoreak zuzendutako ikertzaile-taldeak lignina plataformako produktu kimiko bihurtzean aurkitzen diren hiru arazo nagusi konpondu zituen. Lehenengo oztopo nagusia hori da bakterioak E.Coli, oro har, ez du konbertsiorako beharrezkoak diren entzimak sortzen. Zientzialariek entzimak egiteko arazo hau hartzidura-eraztunari "induzitzaile" bat gehituz konpondu ohi dute. Induzitzaile hauek eraginkorrak dira baina oso garestiak dira eta, beraz, ez datoz ongi biofindegien kontzeptuan. Ikertzaileek bainila bezalako lignina eratorritako konposatu bat substratu gisa eta induzitzaile gisa erabiltzen zen kontzeptu bat probatu zuten, ingeniaritza eginez. bakterioak E.Coli. Horrek induzitzaile garesti baten beharra saihestuko luke. Taldeak aurkitu zuenez, bainila ez zen aukera ona izan, batez ere lignina apurtzen denean, bainila kantitate handietan sortzen delako eta E.Coli-ren funtzioa inhibitzen hasten delako, hau da, bainila toxikotasuna sortzen hasten baita. Baina honek haien alde egin zuen ingeniaritza diseinatu zutenean bakterioak. Eszenatoki berrian, E.Colirentzat toxikoa den substantzia kimikoa bera erabiltzen da "lignina balorizatzeko" prozesu konplexua hasteko. Behin bainila dagoenean, entzimak aktibatzen ditu eta bakterioak banilina katekol bihurtzen hasten da, hau da, nahi den produktu kimikoa. Gainera, bainillina kantitatea ez da inoiz maila toxikora iristen, egungo sisteman autoerregulatzen baita. Hirugarren eta azken arazoa eraginkortasunarena zen. Bihurtze-sistema motela eta pasiboa zen, beraz, ikertzaileek beste bakterio batzuen garraiatzaile eraginkorragoak aztertu zituzten eta E. Coli-n ingeniaritu zituzten, eta, ondoren, prozesua azkar jarraitu zuten. Soluzio berritzaileen bidez toxikotasun- eta eraginkortasun-arazoak gainditzeak bioerregaiaren ekoizpena prozesu ekonomikoagoa izan dadin lagun dezake. Eta, kanpoko induzitzaile bat kentzeak auto-erregulazioa sartzearekin batera bioerregaia sortzeko prozesua gehiago optimizatu dezake.
Ondo egiaztatuta dago lignina hautsi ondoren, plataformako produktu kimiko baliotsuak emateko edo hobeto esanda "eskaintzeko" gaitasuna duela, gero nylon, plastiko, farmazia eta gaur egun petroliotik eratorritako beste produktu garrantzitsu batzuetara bihur daitezkeela. -Energia iturri berriztagarriak. Azterketa hau garrantzitsua da bioerregaietarako eta bioekoizpenerako irtenbide errentagarriak ikertzeko eta garatzeko urrats bat izateko. Bioingeniaritza teknologia erabiliz plataformako produktu kimikoen kantitate handiagoak eta beste hainbat azken produktu berri ekoiz ditzakegu, ez bakarrik E.Coli bakterianoarekin, baita beste mikrobio ostalariekin ere. Egileen etorkizuneko ikerketak produktu horien ekoizpen ekonomikoa frogatzera bideratuko dira. Ikerketa honek eragin handia du energia sortzeko prozesuetan eta produktu berdeen aukera sorta zabaltzean. Egileek ohartarazi dute etorkizun hurbilean lignozelulosak petrolioa osatu beharko lukeela ordezkatu ezean.
***
{Jatorrizko ikerketa-lana irakur dezakezu behean aipatzen den DOI estekan aipaturiko iturrien zerrendan}
Iturria (k)
Wu W et al. 2018. E. coli ingeniaritzarantz lignina balorizatzeko sistema autorregulatzaile batekin', Zientzien Akademia Nazionalaren Actas. 115 (12). https://doi.org/10.1073/pnas.1720129115
 monomers.){kind=link}